iOS ------ autoreleasePool

一，@autoReleasePool{}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    
    }
    return 0;
}

我们平时创建一个main函数的代码的时候，就会发现其中有一个这个东西@autoreleasepool{}，使用clang编译之后：@autoreleasepool{…}被编译成了{__AtAutoreleasePool __autoreleasepool; … }。

__AtAutoreleasePool到底是什么？

struct __AtAutoreleasePool {
    // 构造函数
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
    // 析构函数
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

它其实是一个结构体，在创建__AtAutoreleasePool结构体变量的时候调用了objc_autoreleasePoolPush(void)，销毁的时候会调动objc_autoreleasePoolPop(void *)，分别是构造函数和析构函数，所以我们可以看出其其实是一个C++封装的自动释放池变量，会将@autoreleasepool{…}中{}中的内容添加到自动释放池中，方便内存管理。

二，AutoreleasePoolPage

从上边的__AtAutoreleasePool我们可以看到这两个方法objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop

void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
    return AutoreleasePoolPage::push();
}
 
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

这里又引入了新的类AutoreleasePoolPage

class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic;//AutoreleasePoolPage 完整性校验
    id *next;//存放下一个autorelease对象的地址
    pthread_t const thread; //AutoreleasePoolPage 所在的线程
    AutoreleasePoolPage * const parent;//父节点
    AutoreleasePoolPage *child;//子节点
    uint32_t const depth;//深度,也可以理解为当前page在链表中的位置
    uint32_t hiwat;
}

• 其实自动释放池（即所有的AutoreleasePoolPage对象）其实就是一个由AutoreleasePoolPage构成的双向链表。
• 每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，其中56个字节用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址。

• 调用push()方法，往自动释放池中添加一个POOL_BOUNDARY，并返回它存放的内存地址；接着每有一个对象调用autorelease方法，会将它的内存地址添加进自动释放池中。
• 会调用pop方法的传参token即为POOL_BOUNDARY对应在Page中的地址。当销毁自动释放池时，会调用pop()方法将自动释放池中的autorelease对象全部释放（实际上是从自动释放池的中的最后一个入栈的autorelease对象开始，依次给它们发送一条release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY）

讲一下POOL_BOUNDARY

• POOL_BOUNDARY的前世叫做POOL_SENTINEL，称为哨兵对象或者边界对象；
• POOL_BOUNDARY用来区分不同的自动释放池，以解决自动释放池嵌套的问题；

Autoreleasepool嵌套探究

单个page嵌套（autorelease对象较少）

由于ARC环境下不能调用autorelease等方法，所以需要将工程切换为MRC环境。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    _objc_autoreleasePoolPrint();             // print1
    @autoreleasepool { //r1 = push()
        _objc_autoreleasePoolPrint();         // print2
        NSObject *p1 = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
        NSObject *p2 = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
        _objc_autoreleasePoolPrint();         // print3
        @autoreleasepool { //r2 = push()
            NSObject *p3 = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
            _objc_autoreleasePoolPrint();     // print4
            @autoreleasepool { //r3 = push()
                NSObject *p4 = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
                _objc_autoreleasePoolPrint(); // print5
            } //pop(r3)
            _objc_autoreleasePoolPrint();     // print6
        } //pop(r2)
        _objc_autoreleasePoolPrint();         // print7
    } //pop(r1)
    _objc_autoreleasePoolPrint();             // print8
    return 0;
}

autorelease对象的进出栈流程图如下所示。它们的作用域只在@autoreleasepool{}之间，超出之后就全部调用pop释放。

印证了上面的push和pop方法和POOL_BOUNDARY的原理

多个page嵌套（autorelease对象较少）

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool { //r1 = push()
        for (int i = 0; i < 600; i++) {
            NSObject *p = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
        }
        @autoreleasepool { //r2 = push()
            for (int i = 0; i < 500; i++) {
                NSObject *p = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
            }
            @autoreleasepool { //r3 = push()
                for (int i = 0; i < 200; i++) {
                    NSObject *p = [[[NSObject alloc] init] autorelease];
                }
                _objc_autoreleasePoolPrint();
            } //pop(r3)
        } //pop(r2)
    } //pop(r1)
    return 0;
}

一个AutoreleasePoolPage对象的内存大小为4096个字节，它自身成员变量占用内存56个字节，所以剩下的4040个字节用来存储autorelease对象的内存地址。又因为64bit下一个OC对象的指针所占内存为8个字节，所以一个Page可以存放505个对象的地址。

当一个page满的时候，会创建一个新的page，并且每个page之间是以栈为结点通过双向链表的形式组合而成。

autorelease和RunLoop

iOS在主线程RunLoop中注册了两个Observer

• 第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，在即将进入RunLoop时，会调用objc_autoreleasePoolPush()，自动创建一个__AtAutorreleasePool结构体对象。
• 第2个Observer
  • ① 监听了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，RunLoop即将休眠时，会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush()；释放旧的池，创建新的池。
  • ② 监听了kCFRunLoopBeforeExit事件，RunLoop即将退出时，会调用objc_autoreleasePoolPop()释放自动释放池。

总结：

• 自动释放池本质是一个AutoReleasePoolPage结构体对象，是一个栈结构存储的页，每一个AutoReleasePoolPage都是一个双向链表的形式连接。
• 自动释放池的压栈和出栈主要是通过__AtAutoreleasePool的构造函数和析构函数objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop
• 调用push操作就是创建一个新的AutoreleasePoolPage，对AutoreleasePoolPage的具体操作就是插入一个哨兵，并返回插入哨兵POOL_BOUNDARY的内存地址，每有对象调用autorelease方法，会将对象的内存地址添加进page中。
• 调用pop操作的时候，传入的参数就是push返回的哨兵POOL_BOUNDARY的内存地址token，从自动释放池最后push的autorelease对象开始依次release释放掉，直到遇到哨兵POOL_BOUNDARY。