iOS底層 (一) arc weak指針原理

@[TOC](iOS arc weak指針原理)

ARC 都幫我們做了什么?

是 LLVM 和 runTime 系統相互協作的一個結果,
LLVM 編繹器幫我們補個 [obj release] ,[obj retain]等引用增減方法。

下面將通過分析蘋果官方源碼:蘋果官方objc4_723源碼下載

weak是什么?

  • weak表其實是一個hash(哈希)表,Key是所指對象的地址,Value是weak指針的地址數組。更多人的人只是知道weak是弱引用,所引用對象的計數器不會加一,并在引用對象被釋放的時候自動被設置為nil。通常用于解決循環引用問題。但現在單知道這些已經不足以應對面試了,好多公司會問weak的原理。

weak是怎么實現的?

1. weak原理簡介

Runtime維護了一個weak表,用于存儲指向某個對象的所有weak指針。weak表其實是一個hash(哈希)表,Key是所指對象的地址,Value是weak指針的地址(這個地址的值是所指對象的地址)數組。

weak 的實現原理可以概括一下三步:

  • 1、初始化時:runtime會調用objc_initWeak函數,初始化一個新的weak指針指向對象的地址。

  • 2、添加引用時:objc_initWeak函數會調用 objc_storeWeak() 函數, objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向,創建對應的弱引用表。

  • 3、釋放時,調用clearDeallocating函數。clearDeallocating函數首先根據對象地址獲取所有weak指針地址的數組,然后遍歷這個數組把其中的數據設為nil,最后把這個entry從weak表中刪除,最后清理對象的記錄。

2. weak簡單測試

關于對象的三個修飾詞__strong、__weak、__unsafe_unretained,測試結果分別用“01__strong指針引用對象.png”、“02__weak指針引用對象.png”、“03__unsafe_unretained指針引用對象.png”三張圖表示。

  1. 測試代碼
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wunused-variable"
    __strong ZYClass *strongZYClass;
    __weak ZYClass *weakZYClass;
    __unsafe_unretained ZYClass *unsafeZYClass;
#pragma clang diagnostic pop
    
    NSLog(@"test begin");
    
    {
        ZYClass *zyClass = [[ZYClass alloc] init];
        strongZYClass = zyClass;
//        weakZYClass = zyClass;
//        unsafeZYClass = zyClass;

    }
    
    NSLog(@"test over%@",strongZYClass);
}

測試結果:

  • 01__strong指針引用對象


    01__strong指針引用對象
  • 02__weak指針引用對象


    02__weak指針引用對象
  • 03__unsafe_unretained指針引用對象


    03__unsafe_unretained指針引用對象

"zyClass"定義的作用域如下:

 {
        ZYClass *zyClass = [[ZYClass alloc] init];
        strongZYClass = zyClass;
//        weakZYClass = zyClass;
//        unsafeZYClass = zyClass;

    }

鑒于__strong指針對對象有強引用關系,所以"zyClass"在出作用域后并沒有立即銷毀;
__weak指針對對象是弱引用關系,不持有引用對象。所以"zyClass"在出作用域后就銷毀了;
__unsafe_unretained指針對對象是弱引用關系,不持有引用對象。所以"zyClass"在出作用域后就銷毀了。(與__weak不同的是,__weak引用的對象銷毀后,系統會將對象置為nil,而__unsafe_unretained不這么做,導致EXC_BAD_ACCESS錯誤。)

3. weak原理分析

3.1 weak指針幫我們干了啥?
  • 程序運行時將弱引用存到一個哈希表中,當對象obj要銷毀的時候,哈希函數根據obj地址獲取到索引,然后從哈希表中取出obj對應的弱引用集合weak_entries,遍歷weak_entries并一一清空

  • 分析objc 源碼:
    當一個對象釋放的時候,會執行"- (void)dealloc {}"方法,在objc源碼的“NSObject.mm”中找到了該函數以及相關調用流程

// Replaced by NSZombies
- (void)dealloc {
    _objc_rootDealloc(self);
}

void _objc_rootDealloc(id obj)
{
    assert(obj);

    obj->rootDealloc();
}

inline void objc_object::rootDealloc()
{
    if (isTaggedPointer()) return;  // fixme necessary?
   /* nonpointer 0 代表普通的指針 0,代表普通的指針,存儲著Class、Meta-Class對象的內存地址
     1,代表優化過,使用位域存儲更多的信息
     has_assoc 是否有關聯對象 如果沒有釋放會很快
     has_cxx_dtor 是否有C++析構函數 如果沒有釋放會更快
     weakly_referenced 釋放有被弱引用指向 如果沒有 釋放會更快
     has_sidetable_rc 引用計數器是否過大無法存儲在isa中
     如果為1,那么引用計數會存儲在一個叫SideTable的類的屬性中
    */
    /// 快速釋放對象 滿足上邊的條件
    if (fastpath(isa.nonpointer  &&  
                 !isa.weakly_referenced  &&  
                 !isa.has_assoc  &&  
                 !isa.has_cxx_dtor  &&  
                 !isa.has_sidetable_rc))
    {
        assert(!sidetable_present());
        free(this);
    } 
    else {///不能夠快速是否 需要進一步做釋放處理
        object_dispose((id)this);
    }
}

id object_dispose(id obj)
{
    if (!obj) return nil;
    /// 釋放對象前 要將對象的關聯屬性 weak 指針置空 修改引用計數 isa 指針的一些信息
    objc_destructInstance(obj);    
    free(obj);

    return nil;
}

/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory. 
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj) 
{
    if (obj) {
        // Read all of the flags at once for performance.
        /// 是否有C++析構函數
        bool cxx = obj->hasCxxDtor();
        /// 是否有關聯屬性
        bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();

        // This order is important.
        //清除對象的成員變量
        if (cxx) object_cxxDestruct(obj); 
        //清除對象的關聯對象
        if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
        ///明確回收
        obj->clearDeallocating();
    }

    return obj;
}


inline void objc_object::clearDeallocating()
{
    if (slowpath(!isa.nonpointer)) {
        // Slow path for raw pointer isa.
        sidetable_clearDeallocating();
    }
    else if (slowpath(isa.weakly_referenced  ||  isa.has_sidetable_rc)) {
        // Slow path for non-pointer isa with weak refs and/or side table data.
        clearDeallocating_slow();
    }

    assert(!sidetable_present());
}


// Slow path of clearDeallocating() 
// for objects with nonpointer isa
// that were ever weakly referenced 
// or whose retain count ever overflowed to the side table.
NEVER_INLINE void objc_object::clearDeallocating_slow()
{
    assert(isa.nonpointer  &&  (isa.weakly_referenced || isa.has_sidetable_rc));

    SideTable& table = SideTables()[this];
    table.lock();///加鎖
    if (isa.weakly_referenced) {/// 有弱引用指向
        weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this);
    }
    if (isa.has_sidetable_rc) {
        table.refcnts.erase(this);
    }
    table.unlock();///解鎖
}


/** 
 * Called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the 
 * provided object so that they can no longer be used.
 * 
 * @param weak_table 
 * @param referent The object being deallocated. 
 */
void weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 
{
    ///當前對象強轉為 objc_object 結構體指針類型
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    ///獲weak散列表中跟當前對象對應的  weak_entry_t *結構體指針
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
    if (entry == nil) {///如果為 nil 代表 沒有查找到這個對象在 weak 表里存放 可能是這個對象轉成CF對象 并轉移了對象引用計數所有權
        /// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc
        //printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }

    // zero out references
    // 存放所有 weak 指針數組
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;
    
    if (entry->out_of_line()) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    } 
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }
    
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[I];
        ///weak 指針數組中的元素 是 當前對象指向的指針地址 將指針置空 nil
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) {
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "This is probably incorrect use of "
                             "objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "
                             "Break on objc_weak_error to debug.\n", 
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    ///從 weak 表中移除跟當前對象weak_entry_t有關的內容
    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}

/**weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent) 根據當前對象指針作為查找條件從  
weak_table_t 中獲取 weak_entry_t * 指針類型結構體  
這里邊是一個簡單的 hash 算法 用對象內存地址轉成一個 hash 值 
然后 & weak_table->mask 獲得一個開始索引 然后根據這個索引在數組里查找元素 ,
如果生成的索引查找的元素不是我們想要的 ,
可以用 index + 1 &  weak_table->mask 重新生成一個 index , 
直到算出一個合適的索引 ,然后從數組里 取出 一個 weak_entry_t * 結構體指針
*/

/** 
 * Return the weak reference table entry for the given referent. 
 * If there is no entry for referent, return NULL. 
 * Performs a lookup.
 *
 * @param weak_table 
 * @param referent The object. Must not be nil.
 * 
 * @return The table of weak referrers to this object. 
 */
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;
    ///用對象內存地址轉成一個 hash 值 然后 & weak_table->mask 獲得一個開始索引
    size_t begin = hash_pointer(referent) & weak_table->mask;
    size_t index = begin;
    size_t hash_displacement = 0;
    ///直到 index 對應的  weak_entries[index].referent ==  referent 是我們要釋放掉的對象時 才會退出循環 
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
         /// 用 index + 1 方式 生成一個新的 index 繼續在 weak_entries查找 
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
            return nil;
        }
    }
    ///根據計算出來的 index 取出一個weak_entry_t * 結構體指針
    return &weak_table->weak_entries[index];
}

  • 函數inline void objc_object::rootDealloc()中有一句判斷if (isTaggedPointer()) return; // fixme necessary?,這個地方條件成立就會return ,而不會釋放對象,為什么?

實際上蘋果在64位系統開始推出了“Tagged Pointer”技術來優化NSNumber、NSString、NSDate等小對象的存儲,在沒有引入“Tagged Pointer”技術之前,NSNumber等對象需要動態分配內存、維護引用技術,NSNumber指針存儲的是NSNumber對象的地址值。iOS引入“Tagged Pointer”技術之后,NSNumber指針里面存儲的數據變成了“Tag+Data”,也就是直接將數據存儲在指針中。僅當指針不夠存儲數據時,才會使用動態分配內存的方式來存儲數據。
“Tagged Pointer”的好處是:一方面節約計算機內存,另一方面因為可以直接從指針中讀取數據,可以節約之前objc_msgSend流程消耗的時間。
那對于下面三個“對象”(這里注意“”修飾,因為a、b本質上屬于Tagged Pointer類型,而不是OC對象):
a. NSNumber *number1 = @4;
b. NSNumber number2 = @5;
c. NSNumber number3 = @(0xFFFFFFFFFFFFFFF)。
對于a、b,所對應的二級制編碼分別為0b0100、0b0101,僅僅占用3 bit,用一個字節(8bit)就足夠存儲了,而OC的指針
number1、
number2都占用8個字節,因此我們完全可以將a、b的值存放在指針中,那么a、b實際上就不是真正的對象了,也就不存在執行所謂的- (void) dealloc{}流程。如果按照64位之前的策略,那存儲a、b這樣的小對象,需要在堆空間alloc init出一個NSNumber對象,然后將@10放入對象中,這個過程至少占用16字節,然后在棧區用一個指針指向這個NSNumber對象,棧空間指針又占用8字節,所以至少需要24字節存儲a、b這樣的小對象,很浪費內存。

  • 分析代碼得到,當一個對象被回收的時候調用流程:
  1. -(void)dealloc ->
  2. _objc_rootDealloc(id obj) ->
  3. objc_object::rootDealloc() ->
  4. object_dispose(id obj) ->
  5. objc_destructInstance(id obj) ->
  6. objc_object::clearDeallocating() ->
  7. objc_object::clearDeallocating_slow() ->
  8. weak_clear_no_lock(weak_table_t weak_table, id referent_id) ->
  9. weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)

再看一次"weak_entry_t * weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)"函數實現細節

///直到 index 對應的  weak_entries[index].referent ==  referent 是我們要釋放掉的對象時 才會退出循環 
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
         /// 用 index + 1 方式 生成一個新的 index 繼續在 weak_entries查找 
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
            return nil;
        }
    }

函數內部利用正在被dealloc的對象地址referent 通過哈希函數hash_pointer()計算,再&weak_table->mask獲得begin索引,所以可推測weak_table是一個散列表結構,weak_table來自于SideTable對象中的“weak_table”成員,有了這個當前對象在散列表中的索引,就可以通過索引獲取當前對象的弱引用數組了(當然根據獲取到的begin索引得到的散列結果可能并不是這個“dealloc對象”的,因為存在散列沖突,所以這里面有while ()循環判斷當前index散列值的“ referent”與我們傳入的“ referent”是否匹配)。

通過這個while循環,可見這個散列表解決散列沖突采用的是“開放尋址法”。

程序運行時將弱引用存到一個哈希表中,當對象obj要銷毀的時候,哈希函數根據obj地址獲取到索引,然后從哈希表中取出obj對應的弱引用集合weak_entries,遍歷weak_entries并一一清空(也就對應源碼中函數void weak_clear_no_lock(weak_table_t weak_table, id referent_id)所做的referrer = nil;)。

3.2 weak實現的流程
3.2.1 初始化時:runtime會調用objc_initWeak函數,objc_initWeak函數會初始化一個新的weak指針指向對象的地址。
{
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    id __weak obj1 = obj;
}

當我們初始化一個weak變量時,runtime會調用 NSObject.mm 中的objc_initWeak函數。這個函數在Clang中的聲明如下:

id objc_initWeak(id *object, id value);

而對于 objc_initWeak() 方法的實現

id objc_initWeak(id *location, id newObj) {
// 查看對象實例是否有效
// 無效對象直接導致指針釋放
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }
    // 這里傳遞了三個 bool 數值
    // 使用 template 進行常量參數傳遞是為了優化性能
    return storeWeakfalse/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>
    (location, (objc_object*)newObj);
}

可以看出,這個函數僅僅是一個深層函數的調用入口,而一般的入口函數中,都會做一些簡單的判斷(例如 objc_msgSend 中的緩存判斷),這里判斷了其指針指向的類對象是否有效,無效直接釋放,不再往深層調用函數。否則,object將被注冊為一個指向value的__weak對象。而這事應該是objc_storeWeak函數干的。

注意:objc_initWeak函數有一個前提條件:就是object必須是一個沒有被注冊為__weak對象的有效指針。而value則可以是null,或者指向一個有效的對象。

3.2.2 添加引用時:objc_initWeak函數會調用 objc_storeWeak() 函數, objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向,創建對應的弱引用表。
  1. objc_storeWeak的函數聲明如下:
id objc_storeWeak(id *location, id value);
  1. objc_storeWeak() 的具體實現如下:
// HaveOld:     true - 變量有值
//             false - 需要被及時清理,當前值可能為 nil
// HaveNew:     true - 需要被分配的新值,當前值可能為 nil
//             false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 說明 newObj 已經釋放或者 newObj 不支持弱引用,該過程需要暫停
//             false - 用 nil 替代存儲
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
    // 該過程用來更新弱引用指針的指向
    // 初始化 previouslyInitializedClass 指針
    Class previouslyInitializedClass = nil;
    id oldObj;
    // 聲明兩個 SideTable
    // ① 新舊散列創建
    SideTable *oldTable;
    SideTable *newTable;
    // 獲得新值和舊值的鎖存位置(用地址作為唯一標示)
    // 通過地址來建立索引標志,防止桶重復
    // 下面指向的操作會改變舊值
retry:
    if (HaveOld) {
        // 更改指針,獲得以 oldObj 為索引所存儲的值地址
        oldObj = *location;
        oldTable = &SideTables()[oldObj];
    } else {
        oldTable = nil;
    }
    if (HaveNew) {
        // 更改新值指針,獲得以 newObj 為索引所存儲的值地址
        newTable = &SideTables()[newObj];
    } else {
        newTable = nil;
    }
    // 加鎖操作,防止多線程中競爭沖突
    SideTable::lockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
    // 避免線程沖突重處理
    // location 應該與 oldObj 保持一致,如果不同,說明當前的 location 已經處理過 oldObj 可是又被其他線程所修改
    if (HaveOld  &&  *location != oldObj) {
        SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
        goto retry;
    }
    // 防止弱引用間死鎖
    // 并且通過 +initialize 初始化構造器保證所有弱引用的 isa 非空指向
    if (HaveNew  &&  newObj) {
        // 獲得新對象的 isa 指針
        Class cls = newObj->getIsa();
        // 判斷 isa 非空且已經初始化
        if (cls != previouslyInitializedClass  &&
            !((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
            // 解鎖
            SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
            // 對其 isa 指針進行初始化
            _class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
            // 如果該類已經完成執行 +initialize 方法是最理想情況
            // 如果該類 +initialize 在線程中
            // 例如 +initialize 正在調用 storeWeak 方法
            // 需要手動對其增加保護策略,并設置 previouslyInitializedClass 指針進行標記
            previouslyInitializedClass = cls;
            // 重新嘗試
            goto retry;
        }
    }
    // ② 清除舊值
    if (HaveOld) {
        weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
    }
    // ③ 分配新值
    if (HaveNew) {
        newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
                                                      (id)newObj, location,
                                                      CrashIfDeallocating);
        // 如果弱引用被釋放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
        // 在引用計數表中設置若引用標記位
        if (newObj  &&  !newObj->isTaggedPointer()) {
            // 弱引用位初始化操作
            // 引用計數那張散列表的weak引用對象的引用計數中標識為weak引用
            newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
        }
        // 之前不要設置 location 對象,這里需要更改指針指向
        *location = (id)newObj;
    }
    else {
        // 沒有新值,則無需更改
    }
    SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
    return (id)newObj;
}
  1. 撇開源碼中各種鎖操作,來看看這段代碼都做了些什么。
  • SideTable

SideTable 這個結構體,我給他起名引用計數和弱引用依賴表,因為它主要用于管理對象的引用計數和 weak 表。在 NSObject.mm 中聲明其數據結構:

struct SideTable {
// 保證原子操作的自旋鎖
    spinlock_t slock;
    // 引用計數的 hash 表
    RefcountMap refcnts;
    // weak 散列表 所有 weak 指針存放在這個表里,weak 引用全局 hash 表
    weak_table_t weak_table;
}

對于 slock 和 refcnts 兩個成員不用多說,第一個是為了防止競爭選擇的自旋鎖,第二個是協助對象的 isa 指針的 extra_rc 共同引用計數的變量(對于對象結果,在今后的文中提到)。這里主要看 weak 全局 hash 表的結構與作用。

  • weak表

weak表是一個弱引用表,實現為一個weak_table_t結構體,存儲了某個對象相關的的所有的弱引用信息。其定義如下(具體定義在objc-weak.h中):

 struct weak_table_t {
    // 指針數組 存放 weak_entry_t 類型,保存了所有指向指定對象的 weak 指針
    weak_entry_t *weak_entries;
    // 存儲空間,散列表最大可存放內容容量 
    size_t    num_entries;
    // 參與判斷引用計數輔助量,&mask 可以獲取一個 key 從而在散列表快速查找某個元素 
    uintptr_t mask;
    // hash key 最大偏移值
    uintptr_t max_hash_displacement;
};

這是一個全局弱引用hash表。使用不定類型對象的地址作為 key ,用 weak_entry_t 類型結構體對象作為 value 。其中的 weak_entries 成員,從字面意思上看,即為弱引用表入口。其實現也是這樣的。

其中weak_entry_t是存儲在弱引用表中的一個內部結構體,它負責維護和存儲指向一個對象的所有弱引用hash表。其定義如下:

typedef objc_object ** weak_referrer_t;
struct weak_entry_t {
    DisguisedPtrobjc_object> referent;
    union {
        struct {
            weak_referrer_t *referrers;
            uintptr_t        out_of_line : 1;
            uintptr_t        num_refs : PTR_MINUS_1;
            uintptr_t        mask;
            uintptr_t        max_hash_displacement;
        };
        struct {
            // out_of_line=0 is LSB of one of these (don't care which)
            weak_referrer_t  inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
        };
    }
}

在 weak_entry_t 的結構中,DisguisedPtr referent 是對泛型對象的指針做了一個封裝,通過這個泛型類來解決內存泄漏的問題。從注釋中寫 out_of_line 成員為最低有效位,當其為0的時候, weak_referrer_t 成員將擴展為多行靜態 hash table。其實其中的 weak_referrer_t 是二維 objc_object 的別名,通過一個二維指針地址偏移,用下標作為 hash 的 key,做成了一個弱引用散列。

那么在有效位未生效的時候,out_of_line 、 num_refs、 mask 、 max_hash_displacement 有什么作用?

//out_of_line:最低有效位,也是標志位。當標志位 0 時,增加引用表指針緯度。

//num_refs:引用數值。這里記錄弱引用表中引用有效數字,因為弱引用表使用的是靜態 hash 結構,所以需要使用變量來記錄數目。

//mask:計數輔助量。

//max_hash_displacement:hash 元素上限閥值。

其實 out_of_line 的值通常情況下是等于零的,所以弱引用表總是一個 objc_objective 指針二維數組。一維 objc_objective 指針可構成一張弱引用散列表,通過第三緯度實現了多張散列表,并且表數量為 WEAK_INLINE_COUNT 。

總結一下 StripedMap[] :

StripedMap 是一個模板類,在這個類中有一個 array 成員,用來存儲 PaddedT 對象,并且其中對于 [] 符的重載定義中,會返回這個 PaddedT 的 value 成員,這個 value 就是我們傳入的 T 泛型成員,也就是 SideTable 對象。在 array 的下標中,這里使用了 indexForPointer 方法通過位運算計算下標,實現了靜態的 Hash Table。而在 weak_table 中,其成員 weak_entry 會將傳入對象的地址加以封裝起來,并且其中也有訪問全局弱引用表的入口。

加粗樣式

舊對象解除注冊操作 weak_unregister_no_lock

該方法主要作用是將舊對象在 weak_table 中接觸 weak 指針的對應綁定。根據函數名,稱之為解除注冊操作。從源碼中,可以知道其功能就是從 weak_table 中接觸 weak 指針的綁定。而其中的遍歷查詢,就是針對于 weak_entry 中的多張弱引用散列表。

新對象添加注冊操作 weak_register_no_lock

這一步與上一步相反,通過 weak_register_no_lock 函數把心的對象進行注冊操作,完成與對應的弱引用表進行綁定操作。

初始化弱引用對象流程一覽

弱引用的初始化,從上文的分析中可以看出,主要的操作部分就在弱引用表的取鍵、查詢散列、創建弱引用表等操作,可以總結出如下的流程圖:

在這里插入圖片描述

這個圖中省略了很多情況的判斷,但是當聲明一個 weak 會調用上圖中的這些方法。當然, storeWeak 方法不僅僅用在 weak 的聲明中,在 class 內部的操作中也會常常通過該方法來對 weak 對象進行操作。

3.2.3 釋放時,調用clearDeallocating函數。clearDeallocating函數首先根據對象地址獲取所有weak指針地址的數組,然后遍歷這個數組把其中的數據設為nil,最后把這個entry從weak表中刪除,最后清理對象的記錄。
  • 當weak引用指向的對象被釋放時,又是如何去處理weak指針的呢?當釋放對象時,其基本流程如下:
(1) 調用objc_release
(2) 因為對象的引用計數為0,所以執行dealloc
(3) 在dealloc中,調用了_objc_rootDealloc函數
(4) 在_objc_rootDealloc中,調用了object_dispose函數
(5) 調用objc_destructInstance
(6) 最后調用objc_clear_deallocating
  1. 調用objc_release
  2. 因為對象的引用計數為0,所以執行dealloc
  3. 在dealloc中,調用了_objc_rootDealloc函數
  4. 在_objc_rootDealloc中,調用了object_dispose函數
  5. 調用objc_destructInstance
  6. 最后調用objc_clear_deallocating
    objc_clear_deallocating函數實現:
void  objc_clear_deallocating(id obj) 
{
    assert(obj);
    assert(!UseGC);
    if (obj->isTaggedPointer()) return;
   obj->clearDeallocating();
}

也就是調用了clearDeallocating,繼續追蹤可以發現,它最終是使用了迭代器來取weak表的value,然后調用weak_clear_no_lock,然后查找對應的value,將該weak指針置空,weak_clear_no_lock函數的實現如下:

/**
 * Called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the
 * provided object so that they can no longer be used.
 *
 * @param weak_table
 * @param referent The object being deallocated.
 */
void weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
    if (entry == nil) {
        /// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc
        //printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }
    // zero out references
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;

    if (entry->out_of_line) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    }
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[I];
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) {
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "This is probably incorrect use of "
                             "objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "
                             "Break on objc_weak_error to debug.\n",
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}

objc_clear_deallocating該函數的動作如下:

1、從weak表中獲取廢棄對象的地址為鍵值的記錄

2、將包含在記錄中的所有附有 weak修飾符變量的地址,賦值為nil

3、將weak表中該記錄刪除

4、從引用計數表中刪除廢棄對象的地址為鍵值的記錄

?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 228,646評論 6 533
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 98,595評論 3 418
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 176,560評論 0 376
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,035評論 1 314
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 71,814評論 6 410
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 55,224評論 1 324
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 43,301評論 3 442
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 42,444評論 0 288
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 48,988評論 1 335
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 40,804評論 3 355
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 42,998評論 1 370
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 38,544評論 5 360
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 44,237評論 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,665評論 0 26
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 35,927評論 1 287
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 51,706評論 3 393
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 47,993評論 2 374

推薦閱讀更多精彩內容