6. 自动释放池 autorelease

@autoreleasepool 原理

==@autoreleasepool==

实现原理：以栈为节点通过双向链表形式组合而成的

编译期

@autoreleasepool {} 被转换为一个 __AtAutoreleasePool 结构体：

{
    __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
}

结构体会在初始化时调用 objc_autoreleasePoolPush() 方法，会在析构时调用 objc_autoreleasePoolPop

//每个AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节（16 进制 0x1000）
class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic;
    id *next;//next 指向了下一个为空的内存地址
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
};
//magic 用于对当前 AutoreleasePoolPage 完整性的校验
//thread 保存了当前页所在的线程
//自动释放池中的 AutoreleasePoolPage 是以双向链表的形式连接起来的
//parent 和 child 就是用来构造双向链表的指针。

==AutoreleasePoolPage::push==

有 AutoreleasePoolPage 并且当前 page 不满

调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中

有 AutoreleasePoolPage 并且当前 page 已满

调用 autoreleaseFullPage 初始化一个新的页
调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中

无 AutoreleasePoolPage

调用 autoreleaseNoPage 创建一个 hotPage
调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中
最后的都会调用 page->add(obj) 将对象添加到自动释放池中。

==AutoreleasePoolPage::pop==

使用 pageForPointer 获取当前 token 所在的 AutoreleasePoolPage
调用 releaseUntil 方法释放栈中的对象，直到 stop
调用 child 的 kill 方法

==autorelease 方法==

在 autorelease 方法的调用栈中，最终都会调用 autoreleaseFast 方法，将当前对象加到 AutoreleasePoolPage 中。

==释放时机==

在没有手加Autorelease Pool的情况下，Autorelease对象是在当前的runloop迭代结束时释放的，而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    @autoreleasepool {
        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"sunnyxx"];
    }
    NSLog(@"%@", str); // Console: (null)
    //手动干预下在括号结束时释放。
}

Autorelease返回值的快速释放机制

ARC runtime有一套对autorelease返回值的优化策略。

+ (instancetype)createSark {
    id tmp = [self new];
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); // 代替我们调用autorelease
}

Thread Local Storage

Thread Local Storage（TLS优化）线程局部存储，目的很简单，将一块内存作为某个线程专有的存储，以key-value的形式进行读写。

在MRC时代，autoreleased对象的创建与持有是以以下形式进行的：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    ViewController *obj = [ViewController viewController];
    [obj retain];
    [obj release];
}
//函数依次调用中autorelease、retain的作用效果又是相互抵消的
//所以在ARC时代编译器会根据函数的调用列表来判断autorelease之后是否紧接着调用了retain，如果是则将原本需要push进Autoreleasepool的对象直接返回给函数的调用方

原本的代码被转换成：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    id temp = objc_retainAutoreleasedReturnValue([ViewController viewController]);
    ViewController *obj = temp
}

使用pthread提供的方法实现：

void* pthread_getspecific(pthread_key_t);
int pthread_setspecific(pthread_key_t , const void *);
//在返回值身上调用objc_autoreleaseReturnValue方法时，
//runtime将这个返回值object储存在TLS中，然后直接返回这个object（不调用autorelease）；
//同时，在外部接收这个返回值的objc_retainAutoreleasedReturnValue里
//发现TLS中正好存了这个对象，那么直接返回这个object（不调用retain）。
//于是乎，调用方和被调方利用TLS做中转，很有默契的免去了对返回值的内存管理。

其他Autorelease相关知识点

使用容器的block版本的枚举器时，内部会自动添加一个AutoreleasePool：

[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
// 这里被一个局部@autoreleasepool包围着
}];
当然，在普通for循环和for in循环中没有

==为什么autoreleasepool可以嵌套：==

是因为每次创建autoreleasepool时，实际上是插入哨兵对象的过程。next指针置为哨兵对象（nil），转移向下一位地址，添加对象。

==Autoreleasepool对象从哪里来？==

对于每一个Runloop运行循环，系统会隐式创建一个Autoreleasepool对象

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

什么对象自动加入到 autoreleasepool中

第一种

当使用alloc/new/copy/mutableCopy开始的方法进行初始化时，会生成并持有对象(也就是不需要pool管理，系统会自动的帮他在合适位置release)

   例如： NSObject *stu = [[NSObject alloc] init];

那么对于其他情况，例如

id obj = [NSMutableArray array];
//这种情况会自动将返回值的对象注册到autorealeasepool，代码等效于：
@autorealsepool{
    id __autorealeasing obj = [NSMutableArray array];
}

第二种

__weak修饰符只持有对象的弱引用，而在访问引用对象的过程中，该对象可能被废弃。那么如果把对象注册到autorealeasepool中，那么在@autorealeasepool块结束之前都能确保对象的存在。

最新情况下编译器运行说明

参考：https://stackoverflow.com/questions/40993809/why-weak-object-will-be-added-to-autorelease-pool

The new implmenetation of __weak of Apple LLVM version 8.0.0 (clang-800.0.42.1) do not postpond the release to autoreleasepool, but use objc_release directly.

第三种

id或对象的指针在没有显式指定时会被附加上__autorealeasing修饰符如： ==形参==

 + (nullable instancetype)stringWithContentsOfURL:(NSURL *)url + encoding:(NSStringEncoding)encerror:(NSError **)error;
 //等价于
    NSString *str = [NSString stringWithContentsOfURL: encoding: error:<#(NSError * _Nullable __autoreleasing * _Nullable)#>]