iOS - 引用计数（ARC）
1. 根本数据布局// 对象结构
struct objc_object {
isa_t isa;// isa 指针，包含引用计数信息
};
// isa 的位域结构
union isa_t {
uintptr_t bits;
struct {
uintptr_t nonpointer : 1;// 是否启用优化的 isa 指针
uintptr_t has_assoc : 1;// 是否有关联对象
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;// 是否有 C++ 析构函数
uintptr_t shiftcls : 33; // 类的指针
uintptr_t magic : 6;// 用于调试
uintptr_t weakly_referenced : 1;// 是否有弱引用
uintptr_t deallocating : 1;// 是否正在释放
uintptr_t has_sidetable_rc: 1;// 引用计数是否在 SideTable 中
uintptr_t extra_rc : 19; // 额外的引用计数值
};
} 2. 引用计数存储位置
2.1 isa 优化
inline bool
objc_object::hasNonpointerIsa() {
return isa.nonpointer;// 判断是否使用优化的 isa
}
// 引用计数存储在 isa 的情况
if (isa.nonpointer) {
// 引用计数存储在 isa.extra_rc 中
// 最多可存储 2^19 - 1 个引用
} 2.2 SideTable 存储
struct SideTable {
spinlock_t slock;
RefcountMap refcnts;// 引用计数哈希表
weak_table_t weak_table;// 弱引用表
};
// 当 isa 中的引用计数溢出时
if (isa.has_sidetable_rc) {
// 引用计数存储在 SideTable 的 refcnts 中
} 3. 引用计数操纵
3.1 retain 操纵
id objc_retain(id obj) {
if (!obj) return obj;
if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
return obj->retain();
}
inline id
objc_object::retain() {
if (isTaggedPointer()) return this;
if (fastpath(!ISA()->hasCustomRR())) {
if (fastpath(isa.hasNonpointerIsa())) {
addExtraRC_nolock();
} else {
sidetable_retain();
}
}
return this;
} 3.2 release 操纵
void objc_release(id obj) {
if (!obj) return;
if (obj->isTaggedPointer()) return;
obj->release();
}
inline bool
objc_object::release() {
if (isTaggedPointer()) return false;
if (fastpath(!ISA()->hasCustomRR())) {
if (fastpath(isa.hasNonpointerIsa())) {
return sidetable_release(true);
}
return sidetable_release(false);
}
return false;
} 4. 引用计数溢出处理
void objc_object::sidetable_addExtraRC_nolock(size_t delta_rc) {
// 当 isa.extra_rc 即将溢出时
if (isa.extra_rc + delta_rc > RC_MASK) {
// 将引用计数迁移到 SideTable
isa.has_sidetable_rc = true;
auto &table = SideTables();
size_t& refcnt = table.refcnts;
refcnt += delta_rc;
} else {
// 继续使用 isa 存储
isa.extra_rc += delta_rc;
}
} 5. 弱引用处理
5.1 弱引用表布局
struct weak_table_t {
weak_entry_t *weak_entries;// 弱引用数组
size_t num_entries; // 条目数
uintptr_t mask; // 容量掩码
uintptr_t max_hash_displacement;// 最大哈希偏移
}; 5.2 弱引用操纵
id objc_loadWeakRetained(id *location) {
id obj = *location;
if (!obj) return nil;
if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
return obj->rootRetain();
}
void objc_storeWeak(id *location, id obj) {
_objc_weak_store(location, obj);
} 6. 自动释放池相干
void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
return AutoreleasePoolPage::push();
}
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}
id objc_autorelease(id obj) {
if (!obj) return obj;
if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
return obj->autorelease();
} 7. 优化机制
7.1 Tagged Pointer
bool isTaggedPointer() {
return ((uintptr_t)this & _OBJC_TAG_MASK) == _OBJC_TAG_MASK;
}
// Tagged Pointer 对象不参与引用计数
if (obj->isTaggedPointer()) {
return obj;// 直接返回，不进行引用计数操作
} 7.2 散列表优化
// SideTable 的哈希表实现
struct RefcountMap : public objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,true> {
// 使用 DenseMap 提高查找效率
}; 8. 内存管理计谋
8.1 dealloc 流程
inline void
objc_object::rootDealloc() {
if (isTaggedPointer()) return;
if (fastpath(isa.hasNonpointerIsa())) {
// 快速释放路径
if (fastpath(!isa.weakly_referenced && !isa.has_assoc)) {
free(this);
return;
}
}
object_dispose((id)this);
} 8.2 引用计数检查
bool objc_object::rootTryRetain() {
if (isTaggedPointer()) return true;
if (fastpath(!ISA()->hasCustomRR())) {
if (fastpath(isa.hasNonpointerIsa())) {
// 尝试增加引用计数
return sidetable_tryRetain();
}
}
return false;
} 这个引用计数体系的设计考虑了：
[*]性能优化（isa 优化、Tagged Pointer）
[*]内存效率（分散存储计谋）
[*]线程安全（自旋锁、原子操纵）
[*]扩展性（支持自界说引用计数）
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