不管你是新手還是老鳥，工作中肯定逃不開autoreleasepool這個天使，因為她實在是一門藝術，為我們現在的編碼省去了很大一部分工作，這里要感謝蘋果爸爸對我們這些蘋果開發者的貼心照料。廢話不多說? @autoreleasepool到底是什么？

@autoreleasepool{}

我們在命令行中使用clang-rewrite-objc main.m讓編譯器重新改寫這個文件：

extern?"C"?__declspec(dllimport)?void?*?objc_autoreleasePoolPush(void);? extern?"C"?__declspec(dllimport)?void?objc_autoreleasePoolPop(void?*); struct?__AtAutoreleasePool?{? ? ? ? __AtAutoreleasePool()?{atautoreleasepoolobj?=?objc_autoreleasePoolPush();}? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ~__AtAutoreleasePool()?{objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); }? void?*?atautoreleasepoolobj;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?};? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*?@autoreleasepool?*/? {?__AtAutoreleasePool?__autoreleasepool;}

看到了吧，不得不說，蘋果對 @autoreleasepool {} 的實現真的是非常巧妙，真正可以稱得上是代碼的藝術。蘋果通過聲明一個 __AtAutoreleasePool 類型的局部變量 __autoreleasepool 來實現 @autoreleasepool {} 。

當聲明 __autoreleasepool 變量時，構造函數 __AtAutoreleasePool() 被調用，即執行 atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); ；

當出了當前作用域時，析構函數 ~__AtAutoreleasePool() 被調用，即執行 objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); 。

也就是說 @autoreleasepool {} 的實現代碼可以進一步簡化如下：

/*?@autoreleasepool?*/? ? ? ? ? ? ? ? {????void?*atautoreleasepoolobj?=?objc_autoreleasePoolPush();????//?用戶代碼，所有接收到?autorelease?消息的對象會被添加到這個?autoreleasepool?中? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?}

那么關鍵點來了objc_autoreleasePoolPush()和objc_autoreleasePoolPop()這兩個函數就是最主要的接下來我們進一步分析：?

首先還是要先提一下objc4，不知道大家有沒有親自編譯過runtime源碼，建議沒有了解過的童鞋到蘋果開源的代碼庫找一下與你的mac系統相應的objc4源代碼自己編譯研究一下，從中你會學到很多，下面我總結了幾點：

1.NSObject到底是什么。

2.類和對象是怎樣構造出來的。

3.category到底什個什么鬼，是何時被創建的，以及為什么category不能添加屬性卻可以添加方法和protocol。

4.autoreleasepool是如何構造如何工作的。

5.+（void）load方法是如何被調用的。

總而言之只要你肯踏下心來去細細研讀，我敢保證你一定會茅塞頓開，對objct-c有一個重新的認識。

扯得有點遠，回過頭來，我們繼續學習autorelease

這時候我們再來看AutoreleasePoolPage的定義（也是出自于NSObject.mm）

class AutoreleasePoolPage {

? ? ? magic_t const magic;

? ? ? id *next;

? ? ? pthread_t const thread;

? ? ? AutoreleasePoolPage * const parent;

? ? ? AutoreleasePoolPage *child;

? ? ? uint32_t const depth;

? ? ? uint32_t hiwat;

};

magic：用來校驗 AutoreleasePoolPage 的結構是否完整；next：指向棧頂，也就是最新入棧的autorelease對象的下一個位置；thread：指向當前線程；

parent：指向父節點

child：指向子節點

depth：表示鏈表的深度，也就是鏈表節點的個數

hiwat：表示high water mark（最高水位標記）每一個自動釋放池都是由一系列的AutoreleasePoolPage組成的，并且每一個AutoreleasePoolPage的大小都是4096字節（16 進制 0x1000）

void * objc_autoreleasePoolPush(void) { ?

? ? ? ? ? return AutoreleasePoolPage::push();

}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { ?

? ? ? ?AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);

}

這是NSObject.mm中的兩個函數，另外需要說明一下runtime源碼大部分都是C++和C語言混編的，如果研讀的話，建議先了解一下C++的基本語法。

我們繼續跟進

static inline void *push()? ? ? { ? ? ? ? id *dest; ? ? ? ?

? ? ? ? if (DebugPoolAllocation) { ? ? ? ? ? ? // Each autorelease pool starts on a new pool page.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ? } else { ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ?dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ?} ? ? ?

? ? ? ?assert(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ?return dest; ?

? }

我們先看else中的autoreleaseFast()函數，我們繼續在源碼中尋找

static inline id *autoreleaseFast(id obj) ? ? { ? ? ? ?

? ? ? ?AutoreleasePoolPage *page = hotPage(); ? ? ? ?

? ? ? if (page && !page->full()) { ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ?return page->add(obj); ? ? ? ?

? ? ? ?} else if (page) { ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? return autoreleaseFullPage(obj, page); ? ?

? ? } else { ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? return autoreleaseNoPage(obj); ? ? ?

? ? } ? ?

}

到了這里，你可能想要知道POOL_BOUNDARY到底是什么，還有它為什么在棧中。

首先回答第一個問題：POOL_BOUNDARY只是nil的別名。

#define POOL_BOUNDARY nil? //分界對象 (以前叫POOL_SENTINEL（哨兵對象）總之是一樣的作用)

在每個自動釋放池初始化調用objc_autoreleasePoolPush的時候，都會把一個POOL_BOUNDARY?push 到自動釋放池的棧頂，并且返回這個POOL_BOUNDARY邊界對象。

int main(int argc, const char * argv[]) {

? ? ?{ void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); // do whatever you want? ? ? ? ? ? ?objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);

? ? }

? ? return 0;

}

上面的atautoreleasepoolobj就是一個POOL_BOUNDARY。

而當方法objc_autoreleasePoolPop調用時，就會向自動釋放池中的對象發送release消息，直到第一個POOL_BOUNDARY：（以下的圖中POOL_SENTINEL均為POOL_BOUNDARY為了省事直接粘的圖，大家不要學我??）

autoreleaseFast 函數在執行一個具體的插入操作時，分別對三種情況進行了不同的處理：

上述方法分三種情況選擇不同的代碼執行：

1.有hotPage并且當前page不滿，調用page->add(obj)方法將對象添加至AutoreleasePoolPage的棧中

2.有hotPage并且當前page已滿，調用autoreleaseFullPage初始化一個新的頁，調用page->add(obj)方法將對象添加至AutoreleasePoolPage的棧中

3.無hotPage，調用autoreleaseNoPage創建一個hotPage，調用page->add(obj)方法將對象添加至AutoreleasePoolPage的棧中，最后的都會調用page->add(obj)將對象添加到自動釋放池中。

hotPage可以理解為當前正在使用的AutoreleasePoolPage。

每調用一次 push 操作就會創建一個新的 autoreleasepool ，即往 AutoreleasePoolPage 中插入一個 POOL_BOUNDARY ，并且返回插入的 POOL_BOUNDARY 的內存地址。

page->add 添加對象

id *add(id obj)將對象添加到自動釋放池頁中：

id*add(id obj){

? ? ?id*ret=next;*next=obj;next++;

? ? ?returnret;

}

筆者對這個方法進行了處理，更方便理解。

這個方法其實就是一個壓棧的操作，將對象加入AutoreleasePoolPage然后移動棧頂的指針。

autoreleaseFullPage（當前 hotPage 已滿）

autoreleaseFullPage會在當前的hotPage已滿的時候調用：

staticid*autoreleaseFullPage(id obj,AutoreleasePoolPage*page){

do{

? ? ?if(page->child)page=page->child;

? ? ?else page=newAutoreleasePoolPage(page);

?}while(page->full());

?setHotPage(page);

returnpage->add(obj);

}

它會從傳入的page開始遍歷整個雙向鏈表，直到：

查找到一個未滿的AutoreleasePoolPage

使用構造器傳入parent創建一個新的AutoreleasePoolPage

在查找到一個可以使用的AutoreleasePoolPage之后，會將該頁面標記成hotPage，然后調動上面分析過的page->add方法添加對象。

autoreleaseNoPage（沒有 hotPage)

如果當前內存中不存在hotPage，就會調用autoreleaseNoPage方法初始化一個AutoreleasePoolPage：

staticid*autoreleaseNoPage(id obj){

? ? ? AutoreleasePoolPage*page=newAutoreleasePoolPage(nil);

? ? ?setHotPage(page);

? ? ?if(obj!=POOL_BOUNDARY){

? ? ?page->add(POOL_BOUNDARY);}

? ? ?returnpage->add(obj);

}

既然當前內存中不存在AutoreleasePoolPage，就要從頭開始構建這個自動釋放池的雙向鏈表，也就是說，新的AutoreleasePoolPage是沒有parent指針的。

初始化之后，將當前頁標記為hotPage，然后會先向這個page中添加一個POOL_BOUNDARY對象，來確保在pop調用的時候，不會出現異常。

最后，將obj添加到自動釋放池中。

objc_autoreleasePoolPop 方法

同樣，回顧一下上面提到的objc_autoreleasePoolPop方法：

void objc_autoreleasePoolPop(void*ctxt){

? ? ? ?AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);

}

看起來傳入任何一個指針都是可以的，但是在整個工程并沒有發現傳入其他對象的例子。不過在這個方法中傳入其它的指針也是可行的，會將自動釋放池釋放到相應的位置。

我們一般都會在這個方法中傳入一個邊界對象POOL_BOUNDARY，如下圖一樣釋放對象：

對 objc_autoreleasePoolPop 行為的測試

在繼續分析這個方法之前做一個小測試，在objc_autoreleasePoolPop傳入非邊界對象，測試一下這個方法的行為。

下面是main.m文件中的源代碼：

int main(intargc,constchar*argv[]){

? ? ? @autoreleasepool{

? ? ? ? ? ? ? NSString*s=@"Draveness";

? ? ? ? ? ? ? [s stringByAppendingString:@"-Suffix"];

}

? ? ? ?return0;

}

在代碼的這一行打一個斷點，因為這里會調用autorelease方法，將字符串加入自動釋放池：

當代碼運行到這里時，通過 lldb 打印出當前hotPage中的棧內容：

通過static方法獲取當前hotPage

打印AutoreleasePoolPage中的內容

打印當前next指針指向的內容，以及之前的內容，-2時已經到了begin()位置

使用print()和printAll()打印自動釋放池中內容

然后將字符串@"Draveness-Suffix"的指針傳入pop方法，測試pop方法能否傳入非邊界對象的參數。

再次打印當前AutoreleasePoolPage的內容時，字符串已經不存在了，這說明向pop方法傳入非哨兵參數是可行的，只是我們一般不會傳入非哨兵對象。

讓我們重新回到對objc_autoreleasePoolPop方法的分析，也就是AutoreleasePoolPage::pop方法的調用：

static inline void pop(void*token){

? ? ? AutoreleasePoolPage*page=pageForPointer(token);

? ? ? id*stop=(id*)token;page->releaseUntil(stop);

? ? ? if(page->child){

? ? ? ? ? ?if(page->lessThanHalfFull()){

? ? ? ? ? ? ? ? ?page->child->kill();? ? ? ?

? ? ? ? ? ?}else if(page->child->child){

? ? ? ? ? ? ? ? ? page->child->child->kill();

? ? ? ? ? ?}

? ? }

}

在這個方法中刪除了大量無關的代碼，以及對格式進行了調整。

該靜態方法總共做了三件事情：

使用pageForPointer獲取當前token所在的AutoreleasePoolPage

調用releaseUntil方法釋放棧中的對象，直到stop

調用child的kill方法

我到現在也不是很清楚為什么要根據當前頁的不同狀態kill掉不同child的頁面。

if(page->lessThanHalfFull()){

? ? ? page->child->kill();

}else if(page->child->child){

? ? ? page->child->child->kill();

}

pageForPointer 獲取 AutoreleasePoolPage

pageForPointer方法主要是通過內存地址的操作，獲取當前指針所在頁的首地址：

static AutoreleasePoolPage*pageForPointer(constvoid*p){

? ? ? ? return pageForPointer((uintptr_t)p);

}

static AutoreleasePoolPage*pageForPointer(uintptr_t p){

? ? ? AutoreleasePoolPage*result;

? ? ? uintptr_t offset=p%SIZE;

? ? ? assert(offset>=sizeof(AutoreleasePoolPage));

? ? ? result=(AutoreleasePoolPage*)(p-offset);

? ? ? result->fastcheck();

? ? ? return result;

}

將指針與頁面的大小，也就是 4096 取模，得到當前指針的偏移量，因為所有的AutoreleasePoolPage在內存中都是對齊的：

p = 0x100816048

p % SIZE = 0x48

result = 0x100816000

而最后調用的方法fastCheck()用來檢查當前的result是不是一個AutoreleasePoolPage。

通過檢查magic_t結構體中的某個成員是否為0xA1A1A1A1。

releaseUntil 釋放對象

releaseUntil方法的實現如下：

void releaseUntil(id*stop){

? ? ? ?while(this->next!=stop){

? ? ? ? ? ? ? AutoreleasePoolPage*page=hotPage();

? ? ? ? ? ? ? while(page->empty()){page=page->parent;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setHotPage(page);

? ? ? ? ? ? ? } page->unprotect();

? ? ? ? ? ? ?id obj=*--page->next;

? ? ? ? ? ? ?memset((void*)page->next,SCRIBBLE,sizeof(*page->next));

? ? ? ? ? ? ?page->protect();

? ? ? ? ? ? ?if(obj!=POOL_SENTINEL){objc_release(obj);

? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? }

? ? ? setHotPage(this);

}

它的實現還是很容易的，用一個while循環持續釋放AutoreleasePoolPage中的內容，直到next指向了stop。

使用memset將內存的內容設置成SCRIBBLE，然后使用objc_release釋放對象。

kill() 方法

到這里，沒有分析的方法就只剩下kill了，而它會將當前頁面以及子頁面全部刪除：

void kill(){

? ? ? ?AutoreleasePoolPage*page=this;

? ? ? ?while(page->child)page=page->child;

? ? ? ?AutoreleasePoolPage*deathptr;

? ? ? do{

? ? ? ? ? ? ?deathptr=page;page=page->parent;

? ? ? ? ? ? ?if(page){

? ? ? ? ? ? ?page->unprotect();

? ? ? ? ? ? ?page->child=nil;

? ? ? ? ? ? ?page->protect();

? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? ? ? ? ?delete deathptr;

? ? ? }while(deathptr!=this);

}

雙向鏈表

自動釋放池中的AutoreleasePoolPage是以雙向鏈表的形式連接起來的：

parent和child就是用來構造雙向鏈表的指針。

自動釋放池中的棧

如果我們的一個AutoreleasePoolPage被初始化在內存的0x100816000~ 0x100817000中，它在內存中的結構如下：

其中有 56 bit 用于存儲AutoreleasePoolPage的成員變量，剩下的0x100816038~ 0x100817000都是用來存儲加入到自動釋放池中的對象。

begin()和end()這兩個類的實例方法幫助我們快速獲取0x100816038~ 0x100817000這一范圍的邊界地址。

next指向了下一個為空的內存地址，如果next指向的地址加入一個object，它就會如下圖所示移動到下一個為空的內存地址中：

關于hiwat和depth在文章中并不會進行介紹，因為它們并不影響整個自動釋放池的實現，也不在關鍵方法的調用棧中。

autorelease

在ARC中這是我們最常見的，但是它和autoreleasepool又有什么關系呢？下面我們先看一下MRC下autorelease的調用棧如下所示：（注意粗體字的方法調用）

- [NSObject autorelease]

└── id objc_object::rootAutorelease() └── id objc_object::rootAutorelease2()

└── static id AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)

└── static id AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast(id obj)

├── id *add(id obj)

├── static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)

│ ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)

│ └── id *add(id obj)

└── static id *autoreleaseNoPage(id obj

├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)

└── id *add(id obj)

我們很興奮的發現autoreleaseFast(id obj)，對，就是他，這不就是autoreleasepool中的實現代碼嗎，哈哈，到這里你就都明白了，在autorelease方法的調用棧中，最終都會調用上面提到的autoreleaseFast方法，將當前對象加到AutoreleasePoolPage中。

這些方法的實現都非常容易，只是進行了一些參數上的檢查，最終還要調用autoreleaseFast方法講到這里我相信你應該已經明白autoreleasepool到底是咋回事了吧，老鐵們，歡迎評論，指正。