iOS weak寻址解析

最近稍有空闲,探究weak实现;建议先读一遍源码再看;

基础铺垫


       说起weak的实现,逃不开的就是hash表的实现,也是最重要的基础铺垫;哈希表(hash表,又称散列表)在内存上其实就是一个数组,凡是存入哈希表的东西其实是存储在数组当中。哈希表之所以能快速存取是因为有几个辅助变量:num_refs-当前使用量   mask-总容量   max_hash_displacement-最大位移(后面解释);

       当变量需要存入哈希表时,通过(计算指针的哈希)->得到数组的下标index(具体后面会解释如何计算),从而快速定位存储位置。我们知道有时候会存在hash碰撞:(不同的变量计算出来的hash值是一样的,就发生了碰撞),此时不同的变量可能计算出来的下标index就一样了,oc这里的处理方式是index+1继续往后查找可用空间来存储(如何控制数组越界呢?往下看);

结构


以下使我们weak相关的存储表。


譬如当我们__weak type(self) weakSelf = self时,weak_entries数组中会增加self的指针,self对应的entry表中会增加weakself的指针;会先存储到inline_referres数组内,如果inline_referres满了,才会把所有指针转存到referres数组,也是一种优化处理。如果我们有1000个对象做了weak操作,那么weak_table的大小还会自动扩张或者缩小,规则如下:插入之前判断使用量超过3/4,则扩张容量x2;移除之后判断当前容量大于1024并且使用量小于1/16,则缩小1/2容量;

这里hash表的扩容是需要新申请一块空间,将原来的数据插入的新的空间中。相对链表而言这里比较鸡肋。


源码解析-如何寻址,查询对象


static weak_entry_t *
weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)
{
    assert(referent);

    weak_entry_t *weak_entries = weak_table->weak_entries;

    if (!weak_entries) return nil;
    
    size_t begin = hash_pointer(referent) & weak_table->mask;
    size_t index = begin;
    size_t hash_displacement = 0;
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);//遍历一圈没找到存储位置,报错
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
            return nil;
        }
    }
    
    return &weak_table->weak_entries[index];
}

通过hash_pointer(referent)计算对象指针hash值,相同对象算出的hash是相同的,但是对应到数组上却是不同的索引;mask = new_size - 1;new_size又是2的倍数,二进制运算如下:

64的二进制: 1000000      mask= 1000000-1 = 0111111

假设ptr_hash=110111111

ptr_hash&mask=0111111&110111111=0111111,如果发生碰撞则index = (index+1) & mask;

(0111111+1)&0111111=0000000

(0000000+1)&0111111=0000001

……以此类推,如果发生碰撞会一直往后遍历数组,直到数组末尾,再往后就会定位到数组开头,直至遍历整个数组;这也是哈希表处理碰撞的一种方式:开放定址法;

然而在每次插入entry时候会记录最大偏移量max_hash_displacement,即比如在插入过程中有5次碰撞,那max_hash_displacement=5,如果下次插入新对象有10次碰撞,max_hash_displacement=10;作用就是在下次查找entry,根据计算得到的索引相继累加查找对象,如果累加次数大于max_hash_displacement就不继续检索了,直接返回nil;避免遍历整个数组去找对象,浪费性能;


注册对象


weak_entry_t *entry;
    if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) {
        //对一个已经做过weak操作的对象,再做weak操作;都会将指针存入entry->referrers
        append_referrer(entry, referrer);
    }
    else {
        //对一个新的对象做weak操作,新增entry
        weak_entry_t new_entry(referent, referrer);
        weak_grow_maybe(weak_table);//初始化大小
        weak_entry_insert(weak_table, &new_entry);
    }


移除对象


if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) { //存在对对象的引用, 移除指针 remove_referrer(entry, referrer); bool empty = true; if (entry->out_of_line() && entry->num_refs != 0) { empty = false; } else { for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) { if (entry->inline_referrers[i]) { empty = false; break; } } } if (empty) { //若指针已全部移除,移除全局表中的对象 weak_entry_remove(weak_table, entry); } }

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