AutoreleasePool
App啟動后，蘋果在主線程RunLoop 里注冊了兩個Observer，其回調都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
第一個 Observer 監視的事件是 Entry(即將進入Loop)，其回調內會調用_objc_autoreleasePoolPush() 創建自動釋放池。其 order 是-2147483647，優先級最高，保證創建釋放池發生在其他所有回調之前。
第二個 Observer 監視了兩個事件：BeforeWaiting(準備進入休眠) 時調用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池并創建新池；Exit(即將退出Loop) 時調用_objc_autoreleasePoolPop() 來釋放自動釋放池。這個 Observer 的 order 是 2147483647，優先級最低，保證其釋放池子發生在其他所有回調之后。
在主線程執行的代碼，通常是寫在諸如事件回調、Timer回調內的。這些回調會被 RunLoop創建好的AutoreleasePool環繞著，所以不會出現內存泄漏，開發者也不必顯示創建 Pool 了。
從 main 函數開始
main 函數可以說是在整個 iOS 開發中非常不起眼的一個函數，它很好地隱藏在Supporting Files 文件夾中，卻是整個 iOS 應用的入口。
main.m 文件中的內容是這樣的：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
在這個 @autoreleasepool block 中只包含了一行代碼，這行代碼將所有的事件、消息全部交給了UIApplication來處理，但是這不是本文關注的重點。
需要注意的是：整個 iOS 的應用都是包含在一個自動釋放池 block 中的。
@autoreleasepool
@autoreleasepool 到底是什么？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：
$ clang -rewrite-objc main.m
找到 main.cpp 文件
在這個文件中，有一個非常奇怪的__AtAutoreleasePool的結構體，前面的注釋寫到 /* @autoreleasepopl */。也就是說 @autoreleasepool {} 被轉換為一個 __AtAutoreleasePool結構體：
{
__AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
}
想要弄清楚這行代碼的意義，我們要在main.cpp中查找名為 __AtAutoreleasePool的結構體：
struct __AtAutoreleasePool {
__AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
};
這個結構體會在初始化時調用 objc_autoreleasePoolPush()方法，會在析構時調用 objc_autoreleasePoolPop方法。
這表明，我們的 main 函數在實際工作時其實是這樣的：
int main(int argc, const char * argv[]) {
{
void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
// do whatever you want
objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
}
return 0;
}
@autoreleasepool只是幫助我們少寫了這兩行代碼而已，讓代碼看起來更美觀，然后要根據上述兩個方法來分析自動釋放池的實現。
AutoreleasePool 是什么
這一節開始分析方法 objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop 的實現：
void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
return AutoreleasePoolPage::push();
}
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}
上面的方法看上去是對 AutoreleasePoolPage 對應靜態方法 push 和 pop 的封裝。
這一小節會按照下面的順序逐步解析代碼中的內容：
AutoreleasePoolPage 的結構
AutoreleasePoolPage 是一個 C++ 中的類：
它在 NSObject.mm 中的定義是這樣的：
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用于對當前AutoreleasePoolPage 完整性的校驗
thread保存了當前頁所在的線程
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）
#define I386_PGBYTES 4096
#define PAGE_SIZE I386_PGBYTES
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。
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
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);
}
autorelease 方法
- [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)
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。
這一小節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：
inline id objc_object::rootAutorelease() {
if (isTaggedPointer()) return (id)this;
if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return (id)this;
return rootAutorelease2();
}
__attribute__((noinline,used)) id objc_object::rootAutorelease2() {
return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
}
static inline id autorelease(id obj) {
id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
return obj;
}
小結
- 自動釋放池是由
AutoreleasePoolPage以雙向鏈表的方式實現的 - 當對象調用
autorelease方法時，會將對象加入AutoreleasePoolPage的棧中 - 調用
AutoreleasePoolPage::pop方法會向棧中的對象發送 release 消息
