Block

什么是block

block是iOS中对闭包的实现,什么是闭包呢?闭包(英语:Closure),又称词法闭包(Lexical Closure)或函数闭包(function closures),是在支持头等函数的编程语言中实现词法绑定的一种技术。闭包在实现上是一个结构体,它存储了一个函数(通常是其入口地址)和一个关联的环境(相当于一个符号查找表)。环境里是若干对符号和值的对应关系,它既要包括约束变量(该函数内部绑定的符号),也要包括自由变量(在函数外部定义但在函数内被引用),有些函数也可能没有自由变量。

block类型

block是一个OC对象,block类型有__NSStackBlock__、NSMallocBlockNSGlobalBlock、,分别分配在栈、堆、全局存储区域中。他们都继承于NSObject。下面代码证明打印了__NSGlobalBlock__的继承链

void (^block)(void) =  ^{

        NSLog(@"akon");

    };

    NSLog(@"block.class = %@", [block class]);

    NSLog(@"block.class.superclass = %@", [[block class] superclass]);

    NSLog(@"block.class.superclass.superclass = %@", [[[block class] superclass] superclass]);

    NSLog(@"block.class.superclass.superclass.superclass = %@", [[[[block class] superclass] superclass] superclass]);

运行结果为:

2020-11-13 18:39:02.919351+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class = __NSGlobalBlock__

2020-11-13 18:39:02.919562+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass = NSBlock

2020-11-13 18:39:02.919713+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass.superclass = NSObject

2020-11-13 18:39:02.923424+0800 BlockTestDemo[86009:2083840] block.class.superclass.superclass.superclass = (null)

下面表格列出了MRC和ARC环境下block类型

MRC下block类型

类型环境

NSGlobalBlock只访问了静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)和全局变量

NSStackBlock没访问静态变量和全局变量

NSMallocBlock__NSStackBlock__调用了copy

执行如下代码,打印结果符合预期

__weak typeof(self)weakSelf = self;

    static int a = 0;

    void (^block1)(void) =  ^{

        a = 1;

        b = 1; //b为全局变量

    };

    __block int c = 0;

    void (^block2)(void) =  ^{

        NSLog(@"age:%d", weakSelf.age);

        c = 1;

    };

    NSLog(@"block1.class = %@", [block1 class]);

    NSLog(@"block2.class = %@", [block2 class]);

    NSLog(@"block2 copy.class = %@", [[block2 copy] class]);

运行结果如下:

2020-11-14 22:45:54.457496+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block1.class = __NSGlobalBlock__

2020-11-14 22:45:54.457616+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2.class = __NSStackBlock__

2020-11-14 22:45:54.457720+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2 copy.class = __NSMallocBlock__

ARC下block类型

类型环境

NSGlobalBlock只访问了静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)和全局变量

NSMallocBlock没访问静态变量和全局变量

运行上面的代码,结果如下:

2020-11-14 22:45:54.457052+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block1.class = __NSGlobalBlock__

2020-11-14 22:45:54.457211+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2.class = __NSMallocBlock__

2020-11-14 22:45:54.457356+0800 BlockTestDemo[13178:426318] block2 copy.class = __NSMallocBlock__

ARC下自动copy

我们看到block2为__NSMallocBlock__,这是因为编译器做了优化,在ARC下除了_NSGlobalBlock__就是__NSMallocBlock__,没有__NSStackBlock__;在MRC __NSMallocBlock__生成的条件是对block调用了copy操作。

在ARC环境下,编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上,copy的情况如下: 1、block作为函数返回值时 2、 将block赋值给__strong指针时 3、block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时 4、block作为GCD API的方法参数时 在ARC中对__NSStackBlock__调用copy变成__NSMallocBlock__,NSMallocBlock__调用copy还是__NSMallocBlock,引用计数+1,_NSGlobalBlock__调用copy啥都不做。

copy底层原理 1、通过_Block_object_assign来对OC对象进行强引用或弱引用 2、通过_Block_object_dispose对OC进行清理

block数据结构和变量捕获

block数据结构

写下如下代码,然后在终端进入.m文件所在目录,执行命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc ArcClass.m 我们可以看到在当前目录生成ArcClass.cpp文件。

int age = 18;

void (^block)(void) =  ^{

    NSLog(@"age is %d",age);

};

block();

我们可以看到上面的代码变成了

int age = 18;

// block定义

    void (*block)(void) = ((void (*)())&__ArcClass__TestArc_block_impl_0((void *)__ArcClass__TestArc_block_func_0, &__ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA, age));

// block调用

    ((void (*)(__block_impl *))((__block_impl *)block)->FuncPtr)((__block_impl *)block);

上面代码删除掉一些强制转换的代码简化如下

int age = 18;

// block定义

void (*block)(void) = & __ArcClass__TestArc_block_impl_0(

                        &__ArcClass__TestArc_block_func_0,

                        & __ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA,

                        age

                        );

// block调用

block->FuncPtr(block);

我们可以看到block是指向__ArcClass__TestArc_block_impl_0对象的指针,结构体__ArcClass__TestArc_block_impl_0定义如下:

struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0 {

  struct __block_impl impl;

  struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0* Desc;

  int age;

  __ArcClass__TestArc_block_impl_0(void *fp, struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0 *desc, int _age, int flags=0) : age(_age) {

    impl.isa = &_NSConcreteStackBlock;

    impl.Flags = flags;

    impl.FuncPtr = fp;

    Desc = desc;

  }

};

该结构体把age直接赋值给了_age,执行的是拷贝操作。

结构体中第一个成员变量是struct __block_impl impl;

struct __block_impl {

      void *isa;

      int Flags;

      int Reserved;

      void *FuncPtr;

};     

__block_impl 的成员变量isa代表了该block属于啥类型,本例中为_NSConcreteStackBlock ,FuncPtr代表block的调用方法,本例中为__ArcClass__TestArc_block_func_0

第二个成员变量是struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0* Desc;

static struct __ArcClass__TestArc_block_desc_0 {

  size_t reserved;

  size_t Block_size;

} __ArcClass__TestArc_block_desc_0_DATA = { 0, sizeof(struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0)};

desc描述了__ArcClass__TestArc_block_impl_0的大小

结构体中第三个是成员变量age 该结构体把age直接赋值给了_age,执行的是拷贝操作。

block调用实际上执行的是__ArcClass__TestArc_block_func_0方法 下面为 block方法代码NSLog(@"age is %d",age);的实现

static void __ArcClass__TestArc_block_func_0(struct __ArcClass__TestArc_block_impl_0 *__cself) {

//这里访问age是bound by copy ,即拷贝。

  int age = __cself->age; // bound by copy

        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_x0_cw796jjd255431nlsdwjt9840000gn_T_ArcClass_6c36ef_mi_0,age);

    }

从上面的分析可以看到,定义一个block的时候,底层生成了一个代表block的结构体__ArcClass__TestArc_block_impl_0,该结构体有一个__block_impl类型的impl成员变量和代表捕获变量的成员变量。其中impl的isa 代表了block的类型,FuncPtr代表了block的实际调用方法,该方法的参数为__ArcClass__TestArc_block_impl_0。

变量捕获

可以按照上面分析思路,得出结论

变量类型捕获到block内部变量类型

局部非OC变量√值传递

局部变量 static、OC对象√指针传递

全局变量×直接访问

可以看到全局变量,b lock内部不会直接捕获,其他变量会捕获。

__block变量

__block作用

__block只能修饰非静态局部变量,不能修饰静态变量和全局变量,否则编译器报错。

当需要在block内部修改一个局部变量时,需要加__block ,否则,编译不过。下面的代码,编译报错:Variable is not assignable (missing __block type specifier)。加上__block编译通过,name会变成lbj

NSString* name = @"akon";

    void (^block)(void) =  ^{

        name = @"lbj";

    };

    block();

底层实现

类似刚才的转成cpp思路,分析得出结论如下图。总结就是对于__block变量,底层会封装成一个对象,其中通过__forwarding指向自己,来访问真实的变量。 

为什么要通过__forwarding访问? 这是因为,如果__block变量在栈上,就可以直接访问,但是如果已经拷贝到了堆上,访问的时候,还去访问栈上的,就会出问题,所以,先根据__forwarding找到堆上的地址,然后再取值

循环引用

循环引用原因

当对象A和对象B互相引用时会造成循环引用。

循环引用解决方案

竟然对象A和对象B互相引用会造成循环引用,那就要断开这个循环引用,可以通过__weak或者__unsafe_unretained,这两者的区别是__unsafe_unretained当引用对象变为nil时__unsafe_unretained对象不会自动置为nil,导致变为野指针,再次使用会崩溃。

常见循环引用及解决

1) 在VC的cellForRowAtIndexPath方法中cell的block直接引用self或者直接以_形式引用属性造成循环引用。

cell.clickBlock = ^{

        self.name = @"akon";

    };

cell.clickBlock = ^{

        _name = @"akon";

    };

解决方案:把self改成weakSelf;

__weak typeof(self)weakSelf = self;

    cell.clickBlock = ^{

        weakSelf.name = @"akon";

    };

注意有的时候我们会在block里面写成__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf,然后再用strongSelf调用方案,这样做的原因是防止在block执行过程中weakSelf突然变成nil。 2)在cell的block中直接引用VC的成员变量造成循环引用。

//假设 _age为VC的成员变量

@interface TestVC(){

    int _age;

}

cell.clickBlock = ^{

      _age = 18;

    };

解决方案有两种:

用weak-strong dance

__weak typeof(self)weakSelf = self;

cell.clickBlock = ^{

      __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;

      strongSelf->age = 18;

    };

把成员变量改成属性

//假设 _age为VC的成员变量

@interface TestVC()

@property(nonatomic, assign)int age;

@end

__weak typeof(self)weakSelf = self;

cell.clickBlock = ^{

      weakSelf.age = 18;

    };

3)delegate属性声明为strong,造成循环引用。

@interface TestView : UIView

@property(nonatomic, strong)id<TestViewDelegate> delegate;

@end

@interface TestVC()<TestViewDelegate>

@property (nonatomic, strong)TestView* testView;

@end

testView.delegate = self; //造成循环引用

解决方案:delegate声明为weak

@interface TestView : UIView

@property(nonatomic, weak)id<TestViewDelegate> delegate;

@end

4)在block里面调用super,造成循环引用。

cell.clickBlock = ^{

      [super goback]; //造成循环应用

    };

解决方案,封装goback调用

__weak typeof(self)weakSelf = self;

cell.clickBlock = ^{

      [weakSelf _callSuperBack];

    };

- (void) _callSuperBack{

    [self goback];

}

5)block声明为strong 解决方案:声明为copy 6)NSTimer使用后不invalidate造成循环引用。 解决方案:

NSTimer用完后invalidate;

NSTimer分类封装

+ (NSTimer *)ak_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval

                                        block:(void(^)(void))block

                                      repeats:(BOOL)repeats{

    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval

                                        target:self

                                      selector:@selector(ak_blockInvoke:)

                                      userInfo:[block copy]

                                        repeats:repeats];

}

+ (void)ak_blockInvoke:(NSTimer*)timer{

    void (^block)(void) = timer.userInfo;

    if (block) {

        block();

    }

}

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YYWeakProxy来创建定时器

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