前言

自动释放池这个东西我们新建工程在main文件里面就有@autoreleasepool的相关代码，那么它到底是啥，它有啥用途？今天我们就对它进行一番探索。

autoreleasepool源码引入

还原cpp代码

我们xcrun或clang一下mian文件得到相关cpp代码：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
    }
    return 0;
}

搜索__AtAutoreleasePool这个结构体得到代码：

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

这个意思是在进入作用域会调用__AtAutoreleasePool结构体的构造函数，进而调用objc_autoreleasePoolPush函数，出了作用域会调用结构体的析构函数，进而执行objc_autoreleasePoolPop函数。在探索objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop之前我们关注下__AtAutoreleasePool的来源是怎么从@autoreleasepool变过来的

llvm查看__AtAutoreleasePool结构体

全局搜索llvm的代码找到__AtAutoreleasePoolx相关代码如下: 以上是结构体定义的地方以上解释了@autoreleasepool被替换成了/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;的原因

汇编探索@autoreleasepool

打开汇编，对@autoreleasepool打上断点跟进流程：

于是我们定位到objc_autoreleasePoolPush来自libobjc.A.dylib

autoreleasePoolPush源码分析

打开libobjc源码搜索objc_autoreleasePoolPush：

AutoreleasePoolPage这个是啥，点击去发现是个类，继承自AutoreleasePoolPageData：

点进自AutoreleasePoolPageData去：

查看AutoreleasePoolPageData的注释部分这段话有几个关键点：

跟线程相关，是个栈结构（先进后出），存的是8字节的指针
存的指针是一个对象或者是一个boundary的哨兵边界
token指向边界用来释放池子
双向链表结构
TSL存储hot页

查看AutoreleasePoolPageData其中的成员变量作用如下：

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 最⼤⼊栈数量标记，这个一般用不到

AutoreleasePoolPage结构体大小

分析magic_t结构体大小： M0，M1_len是全局区，不占堆区空间，m[4]占用4个4字节空间，所以magic_t结构体大小是16个字节 AutoreleasePoolPage的其余成员的大小： next，thread，parent，child都是指针占用8字节，depth占用4字节，hiwat占用4字节所以AutoreleasePoolPage的结构体大小是16+8*4+4+4=56字节

objc_autoreleasePoolPush流程

小概率开启DebugPoolAllocation宏的话每次都会新开一页，我们就不进行探索这个流程了大概率会走autoreleaseFast流程，点进去：

其中hotPage热页是存在TSL的：

autoreleaseFast流程：

TSL中获取热页
热页存在并且没满的话走add(obj)流程
热页存在并且满的话走autoreleaseFullPage流程
热页不存在走autoreleaseNoPage流程

第一次进来热页不存在，我会进入autoreleaseNoPage流程：

autoreleaseFullPage流程：

add(obj)流程看就是正常的压栈流程：

objc_autoreleasePoolPop流程

pop的流程就是push的逆流程，主要是出栈，更新热页，kill当前页，kill相关child页

删除页，需要先将页中存储的对象删除掉
如果该页为空，直接删除，并且设置上一页为当前页
如果该页已经是第一页了，就说明池子已空，就清空池子
如果仍然有下一页，就先把下一页删掉
lessThanHalfFull的判断应该是为了删除后下次新加入对象可以节省分配页的操作

这里就是删掉每一页，栈顶开始删
删除的方式就是设置为nil

autoreleasePoolPop的边界探索

autoreleasePoolPop会有一个满页的情况，那么要压入多少个对象会满出来呢，带着这个问题我们进行探索。首先导出一个打印autoreleasePoolPop结构的函数方便调试：

extern _objc_autoreleasePoolPrint(void);

我们尝试压入一个对象：

打印结果发现压入了只有一个对象，并且并不是我们想要的对象，这是什么原因呢？原来我们现在是ARC环境，ARC加入到自动释放池有一定条件，我们先把工程改成MRC环境试试

MRC

设置里面自动引用计数开关设置为关

MRC需要手动发送autorelease消息，这时候我们看到我们的对象加入到了自动释放池，另外一个自然是哨兵对象了。

我们多加入一些对象探索一个池能加多少对象：

@autoreleasepool {
  for (int i = 0; i < 504; i ++) {
    SPObject *sp = [[SPObject alloc] autorelease];
  }
  _objc_autoreleasePoolPrint();
}

我们加入504个对象后出现了full标记，此时page数目还是1个。加入504改成505结果如下：

这时候就分配了新的page，并且新的page是热页同时存储了一个对象（这一个没有哨兵对象），同时第一页的热页标记去掉了。

既然第二页没有存哨兵对象，那么我们第二页应该可以加入505个对象：第一页：

第二页：

第三页：

运行结构跟我们猜想的一样。看到这里读者是否好奇为什么是504,505这样的数字，能从代码中得到验证不？于是我们查看源码找到了page大小的定义：

page大小为2^12=4096=4k个字节，其中开头56个字节存的是magic，next，thread，parent，child，depth，hiwat，第一页需要额外存一个哨兵对象指针占8字节，所以第一页能存（4096 - 56 - 8） / 8 = 504个对象，非第一页能存（4096 - 56） / 8 = 505个对象

ARC

obj方法的实现就是alloc

我们发现alloc生成的对象没有加入到自动释放池，而自定义方法obj生成的对象可以加入到自动释放池。读者可以对方法名字进行探索，可以得到如下结论:使用alloc、new、copy、mutableCopy等方法进行初始化时，由系统管理对象，在适当的位置release。

对象的压栈

我们可以看到对象加入自动释放池的流程是objc_retainAutorelease-objc_autorelease-autorelease-rootAutorelease-rootAutorelease2-AutoreleasePoolPage::autorelease-autoreleaseFast

递归调用

运行以下代码测试是否可以递归执行@autoreleasepool

@autoreleasepool {
  SPObject *sp = [SPObject obj];
  NSLog(@"对象：%@",sp);
  @autoreleasepool {
    SPObject *sp2 = [SPObject obj];
    NSLog(@"对象2：%@",sp2);
    _objc_autoreleasePoolPrint();
  }
  _objc_autoreleasePoolPrint();
}

结论是可以递归调用

总结

@autoreleasepool被llvm替换成__AtAutoreleasePool结构体代码，在进入作用域执行objc_autoreleasePoolPush，出作用域执行objc_autoreleasePoolPop
AutoreleasePoolPage的结构继承AutoreleasePoolPageData，其中的成员变量magic，next，thread，parent，child，depth，hiwat占56个字节
自动释放池的结构：
- 跟线程相关，是个栈结构（先进后出），存的是8字节的指针
- 存的指针是一个对象或者是一个boundary的哨兵边界
- token指向边界用来释放池子
- 双向链表结构
- TSL存储hot页
第一页能存504个指针对象加一个哨兵，其他页可以存505个指针对象
ARC环境加入到自动释放池跟初始化方法名有关，alloc、new、copy、mutableCopy等方法由系统管理对象，在适当的位置release
可以递归调用

自动释放池底层探索

前言