现在盛行的内存办理机制主要有GC和RC两种。

  • GC (Garbage Collection)：垃圾收回机制，定期查找不再运用的目标，开释目标占用的内存。
  • RC (Reference Counting)：引证计数机制。采用引证计数来办理目标的内存，当需求持有一个目标时，使它的引证计数 +1；当不需求持有一个目标的时分，使它的引证计数 -1；当一个目标的引证计数为 0，该目标就会被毁掉。

Objective-C支持三种内存办理机制：ARC、MRC和GC，但Objective-C的GC机制有渠道局限性，仅限于MacOS开发中，iOS开发用的是RC机制，从MRC到现在的ARC。

  • 一个新创建的OC目标引证计数默许是1，当引证计数减为0，OC目标就会毁掉，开释其占用的内存空间
  • 调用retain会让OC目标的引证计数+1，调用release会让OC目标的引证计数-1
  • 内存办理的经验总结
    • 当调用alloc、new、copy、mutableCopy办法返回了一个目标，在不需求这个目标时，要调用release或者autorelease来开释它
    • 想拥有某个目标，就让它的引证计数+1；不想再拥有某个目标，就让它的引证计数-1
  • 能够通过以下私有函数来查看自动开释池的状况
    • extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);

以上咱们对 “引证计数” 这一概念做了初步了解，Objective-C 中的 “目标” 通过引证计数功能来办理它的内存生命周期。那么，目标的引证计数是怎么存储的呢？它存储在哪个数据结构里？

首先，不得不提一下isa。

isa

  • isa指针用来保护 “目标” 和 “类” 之间的联系，并确保目标和类能够通过isa指针找到对应的办法、实例变量、特点、协议等；

  • 在 arm64 架构之前，isa便是一个一般的指针，直接指向objc_class，存储着Class、Meta-Class目标的内存地址。instance目标的isa指向class目标，class目标的isa指向meta-class目标；

  • 从 arm64 架构开端，对isa进行了优化，用nonpointer表示，变成了一个共用体（union）结构，还运用位域来存储更多的信息。将 64 位的内存数据分开来存储着很多的东西，其中的 33 位才是拿来存储class、meta-class目标的内存地址信息。要通过位运算将isa的值& ISA_MASK掩码，才能得到class、meta-class目标的内存地址。

// objc.h
struct objc_object {
    Class isa;  // 在 arm64 架构之前
};
// objc-private.h
struct objc_object {
private:
    isa_t isa;  // 在 arm64 架构开端
};
union isa_t 
{
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if SUPPORT_PACKED_ISA
    // extra_rc must be the MSB-most field (so it matches carry/overflow flags)
    // nonpointer must be the LSB (fixme or get rid of it)
    // shiftcls must occupy the same bits that a real class pointer would
    // bits + RC_ONE is equivalent to extra_rc + 1
    // RC_HALF is the high bit of extra_rc (i.e. half of its range)
    // future expansion:
    // uintptr_t fast_rr : 1;     // no r/r overrides
    // uintptr_t lock : 2;        // lock for atomic property, @synch
    // uintptr_t extraBytes : 1;  // allocated with extra bytes
# if __arm64__  // 在 __arm64__ 架构下
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL  // 用来取出 Class、Meta-Class 目标的内存地址
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x000003f000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
    struct {
        uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0：代表一般的指针，存储着 Class、Meta-Class 目标的内存地址
                                          // 1：代表优化过，运用位域存储更多的信息
        uintptr_t has_assoc         : 1;  // 是否有设置过相关目标，假如没有，开释时会更快
        uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），假如没有，开释时会更快
        uintptr_t shiftcls          : 33; // 存储着 Class、Meta-Class 目标的内存地址信息
        uintptr_t magic             : 6;  // 用于在调试时分辩目标是否未完成初始化
        uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 是否有被弱引证指向过，假如没有，开释时会更快
        uintptr_t deallocating      : 1;  // 目标是否正在开释
        uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 假如为1，代表引证计数过大无法存储在 isa 中，那么超出的引证计数会存储在一个叫 SideTable 结构体的 RefCountMap（引证计数表）散列表中
        uintptr_t extra_rc          : 19; // 里边存储的值是目标自身之外的引证计数的数量，retainCount - 1
#       define RC_ONE   (1ULL<<45)
#       define RC_HALF  (1ULL<<18)
    };
......  // 在 __x86_64__ 架构下
};

假如isa非nonpointer，即 arm64 架构之前的isa指针。由于它仅仅一个一般的指针，存储着Class、Meta-Class目标的内存地址，所以它自身不能存储引证计数，所以以前目标的引证计数都存储在一个叫SideTable结构体的RefCountMap（引证计数表）散列表中。

假如isa是nonpointer，则它自身能够存储一些引证计数。从以上union isa_t的界说中咱们能够得知，isa_t中存储了两个引证计数相关的东西：extra_rc和has_sidetable_rc。

  • extra_rc：里边存储的值是目标自身之外的引证计数的数量，这 19 位假如不够存储，has_sidetable_rc的值就会变为 1；
  • has_sidetable_rc：假如为 1，代表引证计数过大无法存储在isa中，那么超出的引证计数会存储SideTable的RefCountMap中。

所以，假如isa是nonpointer，则目标的引证计数存储在它的isa_t的extra_rc中以及SideTable的RefCountMap中。

SideTable

// NSObject.mm
struct SideTable {
    spinlock_t slock;        // 自旋锁
    RefcountMap refcnts;     // 引证计数表（散列表）
    weak_table_t weak_table; // 弱引证表（散列表）
    ......
}

SideTable存储在SideTables()中，SideTables()实质也是一个散列表，能够通过目标指针来获取它对应的（引证计数表或者弱引证表）在哪一个SideTable中。在非嵌入式体系下，SideTables()中有 64 个SideTable。以下是SideTables()的界说：

// NSObject.mm
static objc::ExplicitInit<StripedMap<SideTable>> SideTablesMap;
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
    return SideTablesMap.get();
}

所以，查找目标的引证计数表需求通过两次哈希查找：

  • ① 第一次依据当时目标的内存地址，通过哈希查找从SideTables()中取出它地点的SideTable；
  • ② 第2次依据当时目标的内存地址，通过哈希查找从SideTable中的refcnts中取出它的引证计数表。

运用多个SideTable+别离锁技能计划是为了确保线程安全的一起兼顾拜访功率