Autorelease Pool

前言

之前有写过一篇关于AutoreleasePool的理解的总结，总觉的不够深入，所以重起一篇。本篇从阅读官方文档和autorelasepool的源码入手来记录。

Autorelease Pool

什么是autorelease pool

 从官方文档中的解释，autorelease pool存储着一些对象，当向pool发送drain消息时会向池中全部对象发送release消息。

autorelease pool的创建和池内对象的释放时机

应用程序在每次事件循环（event loop）的开始，自动在主线程上创建一个自动释放池，并在每次事件循环（event loop）结束时向池内对象发送release消息进行释放。手动创建的autorelease pool中的对象在block外被释放掉。

autorelease pool 与 thread

当你通过NSThread另外开辟的子线程时，你需要自己创建一个autorelease pool。子线程默认是没有自动释放池的。但是使用GCD开辟的线程会自动创建pool。

autorelease pool的结构

我们都知道在iOS开发中，main函数作为程序的入口，包含了一个@autoreleasepool，我们通过clang重新编译一下会发现main函数的实现变成了下图的样子

@autoreleasepool被转成了一个__AtAutoreleasePool。__AtAutoreleasePool是一个结构体

结构体的构造函数中会调用objc_autoreleasePoolPush()，析构函数中会调用objc_autoreleasePoolPop(void *)

这俩个方法可以再NSObject.mm的源码中找到实现。 

方法实现中出现了一个新的类AutoreleasePoolPage，提取出来的大致定义是这样的

magic 用来校验 AutoreleasePoolPage 的结构是否完整；

next 指向最新添加的 autoreleased 对象的下一个位置，初始化时指向 begin() ；

thread 指向当前线程；

parent 指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil ；

child 指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil ；

depth 代表深度，从 0 开始，往后递增 1；

hiwat 代表 high water mark 

当next指向begin时代表该page为空，当next指向end时代表page已满。

autorelease pool就是由这些page组成的双向链表结构且每一个page的可用空间是固定的4096个字节

objc_autoreleasePoolPush

上面说了_AtAutoreleasePool在初始化的时候会调用objc_autoreleasePoolPush，我们来看下这个方法的实现，整理后差不多是这样

调用autoreleaseFast并传入POOL_BOUNDARY。

POOL_BOUNDARY（哨兵）

POOL_BOUNDARY实际上就是nil，当调用objc_autoreleasePoolPush方法的时候，POOL_BOUNDARY被最先加入到pool中并置于栈顶。同时哨兵的地址也作为objc_autoreleasePoolPop方法的入参来寻找需要进行pop操作的page。

 autoreleaseFast （hotPage：当前正在使用的page）

大体的逻辑是这样

1. 通过hotPage()方法获取hotPage
2. 当hotPage存在并且空间未满时将传入的obj添加到page中
3. 如果hotPage满了，就另外新建一个page并将obj添加到里面
4. 如果hotPage不存在，就创建一个hotPage并将obj添加到里面

hotPage 

通过tls（Thread Local Storage）获取hotPage

page->add() 

autoreleaseFullPage

autoreleaseNoPage

创建一个parent为nil的page并添加一个哨兵，之后再将传入的obj添加到page中。

那么一个obj什么时候被添加到autorelease pool中的呢。只有当一个对象被调用了autorelease方法的时候，该对象才会被加入到autorelease pool中。在MRC的环境下，开发者需要进行手动调用，而ARC的环境下，非alloc/copy/mutablecopy创建的对象都是autorelease对象，若想将通过alloc/copy/mutablecopy创建的对象变为autorelease对象只需要创建时在前面添加__autorelease关键字。

autorelease

rootAutorelease

rootAutorelease2 

确保非TaggedPointer后调用page的autorelease方法，之后进入autoreleaseFast流程成功将对象加入到autorelease pool中。

objc_autoreleasePoolPop操作

大体上的执行顺序包括pop() ==> releaseUntil(stop) ==> page->child->kill()

也就是根据传入的stop不断释放对象直到stop的地址，之后开始kill掉childPage。

而objc_autoreleasePoolPop调用时机就是当[NSAutoreleasePool release]的时候。