读 Runtime 源码:对象与引用计数

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以前只是看了很多博客,这次打算看一下源码,并记录下来。想到哪里就读到哪里,写到哪里。读的代码版本是:objc runtime 680,可以从这里下载

对象与 isa 指针

开始阅读源码,首先 打开 objc-private.h文件,查看对于 Objectiv-C 的对象的定义

每个对象都包含一个 isa指针,指向 isa_t 结构体,对isa_t结构体的内部一探究竟

可以看到源码里面有一个#if SUPPORT_NONPOINTER_ISA来判断是否支持isa指针优化,那么来看一下SUPPORT_NONPOINTER_ISA的具体实现,打开objc-config.h的82行可以看到

我们的电脑是 x86_64的处理器,那么TARGET_IPHONE_SIMULATOR也是x86_64的处理器,那么可以得知,目前只有arm64设备支持isa优化,我们所使用的手机正是支持此优化

目前我们使用的设备都是 64位的,也就是说isa 指针是一个64 bit的指针,那么如果全用来存放内存地址就显得有些浪费,于是苹果有引入一种技术叫 Tagged Pointer

64位超大地址的出现,如果仅用来存放内存地址比较浪费,我们可以在指针地址中保存或附加更多的信息,这就是Tagged Pointer

那么tagged pointer在 isa中有什么运用呢?可以看出来 isa_t结构体中 64位并不是全部用来存放内存地址,到底怎么放,来看一下 isa指针的初始化过程。

会根据传入的indexed来判断进行那种初始化方式,如果是indexed为0,则仍然按照以前的方式进行初始化,也就是访问isa指针的时候,直接返回指向class的指针。也不会利用到刚才所讲到Tagged Pointer

当indexed为1的时候,就会启动优化isa指针优化,也就是说isa不再单单是类的指针,还包含更多的信息,比如:引用计数、是否被weak引用等情况。

既然已经揭开了 结构体的面纱,就接着分析下每个变量所对应的含义吧

  • has_assoc
    • 表示该对象是否包含 关联对象
  • has_cxx_dtor
    • 表示 该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器
  • shiftcls
    • 类的指针
  • magic
    • 判断对象是否初始化完成
  • weakly_referenced
    • 对象是否被指向一个弱变量
  • deallocating
    • 对象正在释放内存
  • has_sidetable_rc
    • 判断该对象的引用计数是否过大,如果过大则需要其他散列表来进行存储
  • extra_rc
    • 存放该对象的引用计数值减一后的结果

引用计数

刚才说到 isa里面存储引用计数的问题,如果不支持isa优化,或者说,isa里面存储不够用,这个时候就需要把引用计数交给SideTable去管理

对于引用计数计数的散列表定义如下

DenseMap是用来存储引用计数,Key可以理解为对象的内存地址,value对应的是引用计数的值减 1

weak 表示弱引用,这个引用不会增加对象的引用计数,并且在对象释放之后,weak指针被置为nil,好吧!这个都知道,但是内部具体是怎么实现的呢?

weak

打开objc-weak.h文件可以看到以下代码

weak_table_t结构体存储了与对象弱引用相关的信息,weak_entry_t是负责来存储对象弱引用关系的散列表

其中referent是被引用对象,union存储了指向该对象的weak指针。由注释可以知道,如果out_of_line等于0的时候,hash表被一个数组所代替。

然后看一下,weak变量到底是怎么初始化的,这个hash表又是怎么利用起来的。

当我们初始化一个weak变量的时候,runtime会调用objc_initWeak函数

location代表的是_weak修饰的指针,而newObj则是一个对象。会首先进行一个判断,如果newObj是一个空指针或者所指向的对象已经释放了,那么就会直接返回nil,也就是_weak指针变为nil

如果newObj是一个有效的对象,就会调用storeWeak方法,对源代码整理了之后,如下

有点长呀!首先判断是否存在weak指针以前是否指向旧对象,如果存在旧对象,就根据weak指针找到旧对象,并获取旧对象的sideTable对象

获取新对象的sideTable对象

然后就是在老对象的weak表中移除此weak变量的信息,在新对象的weak表中与当前weak变量建立关系

最后让_weak指针指向新对象,并返回 新对象

Strong

谈到weak总会带上strong,那也说一点吧!可以从NSObject.mm中看到objc_storeStrong的代码,也就是对当前指针所指向新旧对象的计数表进行操作

也就是根据当前strong指针指向的位置找到旧对象,然后对旧对象执行release操作,对新对象执行retain操作,并把strong指针从新指向新对象。retainrelease背后其实就是对引用计数的操作,下次再深入分析。

如果有理解错误,望留言告知

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关于作者:Martin_wjl

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