iOS面試—2、autoreleasePool

本文轉載自查看原文 2018-07-23 10:25 960 iOS 面試

問：

1. 談談你對自動釋放池的理解

2.自動釋放池在mrc 和 arc 下的區別

3.多層自動釋放池嵌套的對象在哪一層釋放。

一、釋放時機簡介：

自動釋放池是oc提供的一種自動回收的機制，具有延遲釋放的特性，即當我們創建了一個對象，並把他加入到了自動釋放池中時，他不會立即被釋放，會等到一次runloop結束或者作用域超出{}或者超出[pool release]之后再被釋放。

1、MRC

(1). NSAutoreleasePool 創建

通過手動創建的方式來創建自動釋放池，這種方式創建的自動釋放池需要手動調用release（引用計數環境下，調用release和drain的效果相同，但是在CG下，drain會觸發GC,release不會），自動釋放池銷毀時機：[pool release]代碼執行完后

方法如下：

   NSAutoreleasePool *pool = [[ NSAutoreleasePool alloc]init ];//創建一個自動釋放池
    Person *person = [[Person alloc]init];
    //調autorelease方法將對象加入到自動釋放池
    //注意使用該方法，對象不會自己加入到自動釋放池，需要人為調用autorelease方法加入
    [person autorelease];
    //,手動釋放自動釋放池執行完這行代碼是，自動釋放池會對加入他中的對象做一次release操作
    [pool release];

(2). 通過@autoreleasepool來創建

*1. 對象的創建在自動釋放池里面

@autoreleasepool {
        //在這個{}之內的變量默認被添加到自動釋放池
         Person *p = [[Person alloc] init];
      }//出了這個括號，p被釋放

*2. 如果一個變量在自動釋放池之外創建，如下，需要通過__autoreleasing該修飾符將其加入到自動釋放池。

 @autoreleasepool {

}
Person *   __autoreleasing p = [
[Person alloc]init];
 self.person = p;

系統就是通過@autoreleasepool {}這種方式來為我們創建自動釋放池的，一個線程對應一個runloop，系統會為每一個runloop隱式的創建一個自動釋放池，所有的autoreleasePool構成一個棧式結構，在每個runloop結束時，當前棧頂的autoreleasePool會被銷毀，而且會對其中的每一個對象做一次release（嚴格來說，是你對這個對象做了幾次autorelease就會做幾次release，不一定是一次).

特別指出，使用容器的block版本的枚舉器的時候，系統會自動添加一個autoreleasePool

[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) { 
// 這里被一個局部@autoreleasepool包圍着 
}];

3、ARC

ARC下除了NSAutoreleasePool不可用以外，其他的同MRC

4、嵌套的autoreleasepool：autorelease對象被添加進離他最近的自動釋放池，多層的pool會有多個哨兵對象。

@autoreleasepool {//p1被放在該自動釋放池里面
        Person *p1 = [[Person alloc]init];
        @autoreleasepool {//p2被放在該自動釋放池里面
            Person *p2 = [[Person alloc]init];
        }
    }

二、自動釋放池的原理：

AutoreleasePoolPage：每一個自動釋放池沒有單獨的結構，每一個autorealeasePool對象都是由若干個autoreleasePoolPage通過雙向鏈表連接而成，類的定義如下

class AutoreleasePoolPage 
{
    magic_t const magic;
    id *next;//指向棧頂最新被添加進來的autorelease對象的下一個位置
    pthread_t const thread;//指向當前線程
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t 
  }

autoreleasePool是按照線程一一對應的，
autoreleasePoolPage會開辟4096字節空間，除了上面的實例變量所占的空間，剩余的空間全部用來存儲autorelease對象的地址
id *next:指向棧頂最新被添加進來的autorelease對象的下一個位置
一個autoreleasePoolPage空間被占滿時，會創建一個新的autoreleasePoolPage對象，后來的對象添加在在新
autoreleasePoolPage中
哨兵對象：本質是一個值為nil的對象，由被定義在* NSAutoreleasePool類中的_token指針來保存。
hotPage:最新創建的AutoreleasePoolPage.

系統通過一個棧來管理所有的自動釋放池，每當創建了一個新的自動釋放池，系統就會把它壓入棧頂，並且傳入一個哨兵對象,將哨兵對象插入hotPage，這里分三種情況

若hotPage未滿，則直接插入哨兵對象，
要是滿了，新建一個NSAutoreleasePoolPage，並將其作為hotPage，然后將哨兵對象插入
如果沒有NSAutoreleasePoolPage,則新建一個NSAutoreleasePoolPage，並將其作為hotPage，插入哨兵對象，注意。這里的hotPage是沒有父節點的。

每當有一個自動釋放池要被釋放的時候，哨兵對象就會作為參數被傳入，找到該哨兵對象所在的位置后，將所有晚於哨兵對象的autorelease彈出，並對他們做一次release，然后將next指針一到合適的位置。

三、自動釋放池的應用場景

1、對象作為函數返回值
　　當一個對象要作為函數返回值的時候，因為要遵循誰申請誰釋放的思想，所以應該在返回之前釋放，但要是返回之前釋放了，就會造成野指針錯誤，但是要是不釋放，那么就違背了誰申請誰釋放的原則，所以就可以使用autorelease延遲釋放的特性，將其在返回之前做一次autorelease，加入到自動釋放池中，保證可以被返回，一次runloop之>>后系統會幫我們釋放他

2、臨時生成大量對象,一定要將自動釋放池放在for循環里面，要釋放在外面，就會因為大量對象得不到及時釋放，而造成內存緊張，最后程序意外退出

for (int i = 0; i<10000; i++) {
        @autoreleasepool {
            UIImageView *imegeV = [[UIImageView alloc]init];
            imegeV.image = [UIImage imageNamed:@"efef"];
            [self.view addSubview:imegeV];
        }
    }

四、ARC下autorelease的優化

ARC下，runtime提供了一套對autorelease返回值的優化策略TLS(線程局部存儲),就是為每個線程單獨分配一塊棧控件。以key-value的形式對數據進行存儲（ARC對autorelease對象的優化標記）。先看優化中涉及到的幾個函數：

1、__builtin_return_address(int level)

是一個內建函數，作用是返回函數的地址，參數是層級，如果是0，則表示是當前函數體返回地址；如果是1：則表示調用這個函數的外層函數。當我們知道了一個函數體的返回地址的時候，就可以根據反匯編，利用某些固定的偏移量，被調方可以定位到主調放在返回值后>面的匯編指令，來確定該條函數指令調用完成后下一個調用的函數

2、objc_autoreleaseReturnValue

通過__builtin_return_address（int level）檢測外部是不是ARC環境，可以替代autorelease，是的話直接返回object，不是的話調用objc_autorelease()將對象注冊到自動釋放池里面，最后通過objc_retain來獲取對象。

3、objc_retainAutoreleasedReturnValue

通過以上代碼可以看出，與objc_autoreleaseReturnValue配合使用，如果在執行完objc_autoreleaseReturnValue（）這個函數的下一個調用函數是objc_retainAutoreleasedReturnValue，那么就走最優化（在TLS中查詢關於這個對象，如果有，直接返回對象，不再對對象做retain）。

過程：

新建Person類 Person.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject
+(instancetype)createPerson;

@end

Person.m

#import "Person.h"

@implementation Person

+(instancetype)createPerson{
    return [self new];
}

@end

ViewController.m

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
@interface ViewController ()
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   [self testPerson];
}

- (void)TestPerson {
    self.person = [Person createPerson];
}

簡化后對應的匯編:

+ (instancetype)createPerson {
    id tmp = [self new];  
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); 
} 
- (void)testFoo {
    id tmp = _objc_retainAutoreleasedReturnValue([Person createPerson]); 

}

在調用objc_autoreleaseReturnValue的時候，會先通過__builtin_return_address這個內建函數return address，然后根據這個地址判斷主調方在調用完objc_autoreleaseReturnValue這個函數以后是否緊接着調用了objc_retainAutoreleasedReturnValue函數，如果是，那么objc_autoreleaseReturnValue()就不將返回的對象注冊到自動釋放池里面（不做autorelease），runtime會將這個返回值存儲在TLS中，做一個優化標記，然后直接返回這個對象給函數的調用方，在外部接收這個返回值的objc_retainAutoreleasedReturnValue（）會先在TLS中查詢有沒有這個對象，如果有，那么就直接返回這個對象（不調用retain），所以通過objc_autoreleaseReturnValue和objc_retainAutoreleasedReturnValue的相互配合，利用TSL做一個中轉，在ARC下省去了autorelease和retain的步驟，在一定程度上達到了最優化.