深入理解Autorelease Pool

作者： rhythmhuang

前言

MRC下，我们需要手动管理对象的retain和release，或者调用autorelease方法把对象放进AutoreleasePool中来进行内存管理。在ARC下，我们甚至都不用知道retain，release，autorelease这些方法就能管理好内存。尽管这样，深入了解AutoreleasePool对于我们解决一些棘手的问题还是很有必要，甚至是必须的。

比如上面的crash堆栈，在了解了autorelease的原理之后，就能够大概知道crash产生的原因以及解决方法。

举个小栗子

这里的输出是这样的：

这个例子说明了，当一个object加入了Autorelease Pool之后，它就不是在这个对象所在方法结束的时候release了。其实它的release会延迟到当前runloop执行完之后，为什么会这样呢？

Autorelease Pool是什么

我们平常使用到的Autorelease Pool的情景，大部分是这样写的：

在编译时，编译器会自动把它编译为如下形式：

在执行@autoreleasepool方括号中的代码前，会有一个push操作。在执行完@autoreleasepool方括号中的代码后，还会有一个pop的操作与之对应。通过分析NSObject源码，我们可以看到Autorelease Pool的真面目：

Autorelease Pool的本质上是一个双向链表。双向链表中每一页为一个AutoreleasePoolPage，AutoreleasePoolPage最大为4096B，每当AutoreleasePoolPage中因为存储变量总大小超过4096B之后，就会分配一个新的AutoreleasePoolPage：

AutoreleasePoolPage中的parent指针指向上一页，child指针指向下一页。next指针指向当前页中下一个可以存储变量的地址。AutoreleasePoolPage除了这些属性之外，开辟了一段连续的区域来记录放入Autorelease Pool的变量的地址。

对于像这样嵌套的@autoreleasepool代码，Autorelease Pool的双向链表是怎么使用的呢？

Autorelease Pool当遇到嵌套的@autoreleasepool时，会先插入一个“0”，称之为哨兵对象（POOL_SENTINEL）。嵌套内的@autoreleasepool中加入Autorelease Pool中的变量，会在哨兵对象之后插入AutoreleasePoolPage。当执行完嵌套内的@autoreleasepool之后，AutoreleasePool会调用objc_autoreleasePoolPop()方法把哨兵对象之前的变量全部出栈，恢复到进入嵌套内@autoreleasepool之前的状态。

再举一个小栗子

如果把objectWithNumber:方法中的__autoreleasing去掉，那么输出会有怎样的变化呢？

此时，生成的TextObject对象在viewDidLoad执行完之后，就马上被释放掉了，在viewWillAppear执行的时候，TextObject对象已经为null了。这是为什么呢？我们可以使用[NSAutoreleasePool showPools]方法来检查在这种情况下，Autorelease Pool的情况。

showPools

使用[NSAutoreleasePoolshowPools]方法可以在调试的时候方便的随时查看当前AutoreleasePool的变量存储情况。我们在需要解决AutoreleasePool相关的问题时可以使用它方便地定位问题。

有__autoreleasing时：

没有__autoreleasing时：

在使用__autoreleasing修饰符修饰初始化出来的变量时，变量会加入到Autorelease Pool中。

在没有使用__autoreleaseing修饰符修饰初始化出来的变量时，变量并没有加入到Autorelease Pool中。

线程局部存储

在Xcode中查看没有__autoreleasing修饰符时，初始化TestObject的方法，可以看到如下代码：

可以看到，初始化出来的TestObject并没有加入Autorelease Pool，而是调用了_objc_autoreleaseReturnValue()。

TLS（线程局部存储）则是一块属于某一线程的专有存储，使用Key-Value的形式读写。能以比autorelease更快的速度进行对象的存储和读取。

编译器在编译阶段会通过上下文判断初始化出来的对象。如果调用方与被调用方法都是ARC的，编译器会做一个流程上的优化，在被调用方使用_objc_autoreleaseReturnValue()把对象放到TLS上。而在调用方使用_objc_retainAutoreleasedReturnValue()读取TLS上的对应对象。使用TLS做中转，避免了把对象放进Autorelease Pool的retain和release操作。这相当于是编译器的一项优化。

小结

本文主要讲述了以下内容：

1.Autorelease Pool是以双向链表形式存储的。

2.在ARC模式下，编译器会使用TLS优化变量的存储。

参考资料

1.黑幕背后的Autorelease

2.ARC环境下编译器到底对autorelease对象做了怎样的优化

3.自动释放池的前世今生---- 深入解析 autoreleasepool

4.探索子线程autorelease对象的释放时机