上一篇依靠 objc-runtime 的源碼學習了引用計數的原理和具體實現，但并沒有解釋內存管理法則第二條中的“非自己生成的對象”是如何被釋放的。要想回答這個問題，必須了解 AutoreleasePool 這個概念（討論的環境還是 MRR 而非 ARC）。
Autorelease 概覽
談到內存管理的第二條法則時，出現了使用非 allow/new/copy/mutableCopy 開頭的方法生成的對象，比如：
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
我們并沒有持有這個 array 對象，那我們也就沒有權利釋放它（當然你也可以釋放它，只是會導致程序崩潰而已）。既然我們不能去釋放它，那么我們就需要一套機制去做這個事情 —— Autorelease 就這種用于延遲釋放對象的一種機制。簡要地說，就是向對象發送 -autorelease 消息，將對象放到 AutoreleasePool 中，在某個時刻，向這個 Pool 中的所有對象發送 -release 消息。所以上面的 +array 方法的實現可能是這樣的：
+(instancetype)array {
return [[NSMutableArray new] autorelease];
}
AutoreleasePoolPage 的結構
在談到 AutoreleasePool 時，我們會想象它是一個類似 Array 或者 Set 這樣的容器對象，其實不然。AutoreleasePool 的實現并不是建立在一個容器上的，而是依賴于由一個或多個的 AutoreleasePoolPage 對象作為節點，構成的雙向鏈表這樣的數據結構。用一張圖來快速過一下它吧：
圖中有兩個 AutoreleasePoolPage 對象（以下簡稱 page 對象），每一個都是虛擬內存頁面的大小，除去底部（低地址）為 page 對象的成員變量所占的空間之外，剩余的內存空間看作一個棧，每個幀用來存儲將要被釋放的對象或者哨兵對象（用于區分 Pool 的邊界）。next 其實也是 page 對象的成員變量，單獨畫出來是為了描述它作用：next 總是指向下一個可放入 id 對象的地址，直到棧被堆滿后指向棧頂。而 hotPage 不是成員變量，它是通過 TLS （Thread Local Storage）與線程綁定的處于活躍狀態的 page 對象，這個說明了兩點：
- 多個線程直接不共享 page 對象，在多線程中使用 MRR 時要注意這個問題，免得對象多次被釋放或未能完成釋放；
- 凡是增加或刪除對象都從這個活躍的 page 對象開始操作。
AutoreleasePoolPage 這個類的完整定義也在 NSObject.mm 這個文件里面，下面列舉主要的一些（靜態）成員變量，有好些我還不知道其作用，望指教：
#define POOL_SENTINEL nil // 哨兵對象
static pthread_key_t const key = AUTORELEASE_POOL_KEY; // 用于 TLS 獲得 hotPage 的 key
static uint8_t const SCRIBBLE = 0xA3; // 亂寫的數據，用于填充被釋放對象所占據的“幀”
static size_t const SIZE = PAGE_MAX_SIZE; // 該類重載了 new 操作符，為 page 對象分配 SIZE 這么大的內存空間
static size_t const COUNT = SIZE / sizeof(id);
magic_t const magic; // 應該是類似于魔數之類的東西，用于標記和判斷什么？
id *next; // 能放置對象的下一個地址或棧頂
pthread_t const thread; // 與該 page 對象綁定的線程
AutoreleasePoolPage * const parent;
AutoreleasePoolPage *child;
uint32_t const depth; // page 的深度，或者說是這個里鏈表頭部的距離，第一個結點為 0，第二個為 1，以此類推
uint32_t hiwat; // high water 高水位？不清楚其作用
首先是 POOL_SENTINEL，也就是剛剛提到哨兵對象，實際只是 nil 的別名而已。使用過 NSAutoreleasePool 的人都知道，Pool 是可以嵌套使用的，而在實現上，由于每個 Pool 不是獨立的結構，就要依靠這個哨兵來區分各個 Pool 塊：
接著是一個 pthread_key_t const key，這是用來獲得與線程綁定的數據的鍵，結合 pthread_setspecific() 和 pthread_getspecific() 等函數，，讓每個線程都能擁有屬于自己的那一份看起來是全局變量的數據（比較典型的例子是 errno，在某個線程出現的錯誤不會覆蓋另一個線程的錯誤碼）。不熟悉的話，換做 Objective-C 的實現可能會好理解一點：
NSString *key = @"Error_Key";
NSMutableDictionary * dic = [[NSThread currentThread] threadDictionary];
[dic setObject:@"error in main thread" forKey:key];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
NSMutableDictionary * bgDic = [[NSThread currentThread] threadDictionary];
[bgDic setObject:@"error in child thread" forKey:key];
NSLog(@"error: %@", [bgDic objectForKey:key]);
});
sleep(1);
NSLog(@"error: %@", [dic objectForKey:key]);
顯然兩個線程的 threadDictionary 是獨立的。
AutoreleasePool 的工作流程
_objc_autoreleasePoolPush() 和 _objc_autoreleasePoolPop() 這兩個函數，分別在 NSAutoreleasePool 對象實例化以及發送 -drain 消息時調用。前者的調用最終落實到 AutoreleasePool 的靜態方法中：
static inline void *push()
{
id *dest;
if (DebugPoolAllocation) {
// Each autorelease pool starts on a new pool page.
dest = autoreleaseNewPage(POOL_SENTINEL);
} else {
dest = autoreleaseFast(POOL_SENTINEL);
}
assert(*dest == POOL_SENTINEL);
return dest;
}
通常會跳進 autoreleaseFast() 中插入一個哨兵對象，并返回哨兵所在幀的地址給外部。
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);
}
}
autoreleaseFast() 的邏輯非常簡單，沒有 hotPage 就新建一個，hotPage 沒滿就直接 add() 進去，滿了就續一個新 page 對象，沒什么好說的。感興趣的話可以去讀一下源碼。
前面說到插入哨兵之后會返回一個幀的地址，這個地址作為參數傳遞給 _objc_autoreleasePoolPop()，表示釋放的終點。但是光知道終點是不夠的，你還得知道終點在哪個 page 對象上，才能讓 page 對象調用成員函數 releaseUntil()。所以就有了下面這個函數：
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;
}
pageForPointer() 通過哨兵的地址 p 對頁面大小取余獲得偏移量，再用 p 減去偏移量，就是哨兵所在 page 對象的地址了。pop() 函數完成釋放工作（再啰嗦一下這個 token 是前面返回的哨兵所在的幀地址），當 page 對象調用 releaseUntil() 時，從 next 指針開始，往回釋放每個對象，直到 stop 這個地址。
static inline void pop(void *token)
{
AutoreleasePoolPage *page;
id *stop;
page = pageForPointer(token);
stop = (id *)token;
// 這里省略了提前釋放導致錯誤的代碼
if (PrintPoolHiwat) printHiwat();
page->releaseUntil(stop);
// memory: delete empty children
// 這里省略了刪除空子節點的代碼
}
上面描述了 NSAutoreleasePool 在創建和傾倒時的具體工作過程，那么在給一個 Objective-C 對象發送 -autorelease 消息會是怎么樣的呢？下面是其實現：
inline id
objc_object::rootAutorelease()
{
assert(!UseGC);
if (isTaggedPointer())
return (id)this;
if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1))
return (id)this;
return rootAutorelease2();
}
上一篇講過 tagged pointer object 了，這里不再贅敘。prepareOptimizedReturn() 是在 ARC 下有效的、用于在發送 -autorelease 消息快速返回的機制，編譯器根據相關的信息，決定是否要把一個對象放到 pool 中，我應該會在探究 ARC 實現的時候寫這個東西，現在感興趣的話可以去 sunnyxx 的《黑幕背后的Autorelease》了解相關信息。
最后這個 rootAutorelease2() (這隨性的命名)會調用到前面說到過的 autoreleaseFast() 函數，將對象加入 pool 中。
最后的最后再推薦一下《Objective-C 高級編程 iOS與OS X多線程和內存管理》 這本書，雖然里面有些內容過時了，但是里面的探究原理的思路非常地清晰，結合實際去學習還是很有趣味的。 :)
