iOS：SideTable
本文源码来自于 objc4-756.2 版本；本文研究 sideTable 在 objc4 源码中的使用及其作用，从而剖析 iOS 中引用计数器和弱引用的实现原理；
1. retain 利用
我们都知道，新版本的 objc 中引入了 Tagged Pointer，且 isa 采用 union 的方式进行构造，此中 isa 的布局体中有一个 extra_rc 和 has_sidetable_rc，这两者共同记录引用计数器。
直接看看 objc_object::rootRetain() 方法，只看 extra_rc 超出之后 sidetable 相关的代码，删减之后如下：
uintptr_t carry;
newisa.bits = addc(newisa.bits, RC_ONE, 0, &carry);// extra_rc++
if (carry) {
// Leave half of the retain counts inline and prepare to copy the other half to the side table.
transcribeToSideTable = true;
newisa.extra_rc = RC_HALF;
newisa.has_sidetable_rc = true;
}
if (slowpath(transcribeToSideTable)) {
// Copy the other half of the retain counts to the side table.
sidetable_addExtraRC_nolock(RC_HALF);
} 那么关键方法就是 sidetable_addExtraRC_nolock()：
bool
objc_object::sidetable_addExtraRC_nolock(size_t delta_rc)
{
assert(isa.nonpointer);
// 取出this对象所在的SideTable
SideTable& table = SideTables();
// 取出SideTable中存储的refcnts，类型为Map
size_t& refcntStorage = table.refcnts;
// 记录原始的引用计数器
size_t oldRefcnt = refcntStorage;
// 容错处理
assert((oldRefcnt & SIDE_TABLE_DEALLOCATING) == 0);
assert((oldRefcnt & SIDE_TABLE_WEAKLY_REFERENCED) == 0);
if (oldRefcnt & SIDE_TABLE_RC_PINNED) return true;
uintptr_t carry;
size_t newRefcnt =
addc(oldRefcnt, delta_rc << SIDE_TABLE_RC_SHIFT, 0, &carry);
if (carry) {
// SideTable溢出处理
refcntStorage =
SIDE_TABLE_RC_PINNED | (oldRefcnt & SIDE_TABLE_FLAG_MASK);
return true;
} else {
// SideTable未溢出
refcntStorage = newRefcnt;
return false;
}
} 这个函数的逻辑如下：
[*]根据 this，也就是对象的地址从 SideTables 中取出一个 SideTable；
[*]获取 SideTable 的 refcnts，这个成员变量是一个 Map；
[*]存储旧的引用计数器；
[*]进行 add 盘算，并记录是否有溢出；
[*]根据是否溢出盘算并记录结果，最后返回；
那么，这里有几个点需要解开：
[*]什么是 SideTables；
[*]什么是 SideTable；
[*]什么是 refcnts；
[*]add 的盘算逻辑为什么需要位移？
[*]SideTable 中的溢出时如何处置处罚的？
接下来，一一办理~~~
2. SideTables
直接来看 SideTables 的代码：
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
} 起首，这是个静态函数，返回 StripedMap<SideTable> 类型，但是 & 是什么意思呢？这个是 C++ 语法，表示返回引用类型，看个例子：
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/9d3a45aca174e92acc8293a778c9753e.png &的用法 & 的用法还有些限定，比如不能返回栈中的引用，否则会栈变量消失后会出现 error，还有一些其他的限定，有兴趣可以穷究，这里只需要知道 & 表示返回引用类型，也就是可以通过 & func() 来获取函数返回值的指针，其他的不再赘述；
接着，比较懵逼的是 *reinterpret_cast ，其实这个是 C++ 的逼迫类型转换语法，不用穷究，有兴趣的可以自行百度。
以是，总结下这段代码：
[*]SideTables() 使用 static 修饰，是一个静态函数；
[*]& 表示返回引用类型；
[*]reinterpret_cast 是一个逼迫类型转换符号；
[*]函数最终的结果就是返回 SideTableBuf；
那么 SideTableBuf 又是什么？
3. SideTableBuf
直接看代码：
// We cannot use a C++ static initializer to initialize SideTables because
// libc calls us before our C++ initializers run. We also don't want a global
// pointer to this struct because of the extra indirection.
// Do it the hard way.
alignas(StripedMap<SideTable>) static uint8_t
SideTableBuf; 起首看解释，分析白两点：
[*]SideTables 在 C++ 的 initializers 函数之前被调用，以是不能使用 C++ 初始化函数来初始化 SideTables，而 SideTables 本质就是 SideTableBuf；
[*]不能使用全局指针来指向这个布局体，因为涉及到重定向问题；
其实照旧比较懵逼为什么 SideTableBuf 要这么设计，原理有待讲求~~~估计和初始化有关；
继续看 SideTableBuf，要点包括：
[*]alignas 表示对齐；
[*]StripedMap<SideTable> 的 size 为 4096(存疑，待验证)；
[*]uint8_t 现实上是 unsigned char 类型，即占 1 个字节；
由此可以得出：
[*]SideTableBuf 本质上是一个长度为 sizeof(StripedMap<SideTable>) 的 char 类型的数组；
同时也可以这么明白：
[*]SideTableBuf 本质上就是一个巨细为和 StripedMap<SideTable> 对象同等的内存块；
这也是为什么 SideTableBuf 可以用来表示 StripedMap<SideTable> 对象。本质上而言，SideTableBuf 就是指一个 StripedMap<SideTable>对象；
那么接下来就是搞清楚 StripedMap<SideTable> 是个什么东西了......
4. StripedMap<SideTable>
先上代码，删减一些方法之后的代码为：
template<typename T>
class StripedMap {
#if TARGET_OS_IPHONE && !TARGET_OS_SIMULATOR
enum { StripeCount = 8 };
#else
enum { StripeCount = 64 };
#endif
struct PaddedT {
T value alignas(CacheLineSize);
};
PaddedT array;
static unsigned int indexForPointer(const void *p) {
uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(p);
return ((addr >> 4) ^ (addr >> 9)) % StripeCount;
}
public:
T& operator[] (const void *p) {
return array.value;
}
const T& operator[] (const void *p) const {
return const_cast<StripedMap<T>>(this);
}
...省略了对象方法...
} 上述代码的逻辑为：
[*]根据是否为 iphone 定义了一个 StripeCount，iphone 下为 8；
[*]源码中 CacheLineSize 为 64，使用 T 定义了一个布局体，而 T 就是 SideTable 类型；
[*]天生了一个长度为 8 类型为 SideTable 的数组；
[*]indexForPointer() 逻辑为根据传入的指针，经过一定的算法，盘算出一个存储该指针的位置，因为使用了取模运算，以是值为 0 - StripeCount；
[*]背面的 operator 表示重写了运算符 [] 的逻辑，调用了 indexForPointer() 方法，这样使用起来更像一个数组；
至此，SideTables 的寄义已经很清楚了：
[*]SideTables 可以明白成一个类型为 StripedMap<SideTable> 静态全局对象，内部以数组的形式存储了 StripeCount 个 SideTable；
那么第一个问题已包办理，按照 sidetable_addExtraRC_nolock() 方法中的逻辑，先从 SideTables 数组中取出一个 SideTable，然后进行相关利用，以是现在就来看看 SideTable 是个啥~~~
5. SideTable
struct SideTable {
spinlock_t slock;
RefcountMap refcnts;
weak_table_t weak_table;
SideTable() {
memset(&weak_table, 0, sizeof(weak_table));
}
~SideTable() {
_objc_fatal("Do not delete SideTable.");
}
...省略对象方法...
} 可以看到，SideTable 有三个成员变量：
[*]spinlock_t：自旋锁，负责加锁相关逻辑；
[*]refcnts：存储引用计数器的 Map；
[*]weak_table：存储弱引用的表；
自旋锁暂不讨论，来看看 refcnts 的定义：
typedef objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,RefcountMapValuePurgeable> RefcountMap; DenseMap 过于复杂，我们看看基类 DenseMapBase 中的部门代码，如下，DenseMapBase中重写了利用符 []：
ValueT &operator[](const KeyT &Key) {
return FindAndConstruct(Key).second;
} 大意是通过传入的 Key 寻找对应的 Value。而 Key 是 DisguisedPtr<objc_object> 类型，Value 是 size_t 类型。
回到最初的 sidetable_addExtraRC_nolock 方法中：
size_t& refcntStorage = table.refcnts; 上述代码就是通过 this ，即 object 对象的地址，取出 refcnts 这个哈希表中存储的引用计数器；
refcnts 可以明白成一个 Map，使用 address:refcount 的形式存储了许多个对象的引用计数器；
6. 总结
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/bf766aa74327a50b2ad76ca7a9dd0a5c.png SideTables 和 SideTable
[*]iphone 中 SideTables() 本质是返回一个 SideTableBuf 对象，该对象存储 8 个 SideTable；
[*]因为涉及到多线程和服从的问题，肯定不可能只使用一个 SideTable 来存储对象相关的引用计数器和弱引用；
[*]Apple 通过对 object 的地址进行运算之后，对 SideTable 的个数进行取模运算，以此来决定将对象分配到哪个 SideTable 进行信息存储，因为有取模运算，不会出现数组溢出的环境；
总结：
[*]objc 中当对象需要使用到 sideTable 时，会被分配到 8/64 个全局 sideTables 中的某一个表中存储相关的引用计数器或者弱引用信息；
7. weak_table
继续看弱引用如何实现的，看看 weak_table_t 源码：
/**
* The global weak references table. Stores object ids as keys,
* and weak_entry_t structs as their values.
*/
struct weak_table_t {
weak_entry_t *weak_entries;
size_t num_entries;
uintptr_t mask;
uintptr_t max_hash_displacement;
}; 解释也分析白 weak_table_t 是一个全局引用表，object 的地址作为 key，weak_entry_t 作为 Value。只不过这个全局引用表有 8 或者 64 个；
那么这个 weak_entry_t 是什么，又是怎么用的呢，弱引用的存储逻辑是怎样的？
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/136b245dbcc8c6e1a66da11b540a2301.png image.png 疑问
[*]为什么 weak 能够自动置位 nil？
[*]析构函数？
SideTables 的初始化时机和流程
isa 中的 shiftcls 溢出时则调用 sidetable_addExtraRC_nolock 方法将一半的引用计数器存入 sidetable 中
从上面的代码来看，逻辑相对清楚：
[*]SideTables 应该是一个全局性的东西；
[*]传入 this 取出 当前对象相关的 SideTable；
[*]SideTable 有一个 refcnts 的 map，仍然根据 this 取出这个旧的引用计数器；
[*]通过 addc 盘算，需要位移估计是因为 refcnts 在 sideTable 中的位置有关吧；
[*]盘算完毕，如果没有溢出，则直接新值替换旧值；
[*]如果发生溢出，则？？
接下来 SideTable：
struct SideTable {
spinlock_t slock;
RefcountMap refcnts;
weak_table_t weak_table;
...省略对象方法...
} SideTables 应该是一个全局变量，其定义如下：
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
} 如上，是一个静态方法，获取 StripedMap<SideTable> 类型的变量的
SideTables 的初始化
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/4bca5032e99cbf0afe954aed07c8eaac.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/c00c405ae9cdcf67fd2fa49f33d801cc.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e712fcfeb93c4d3fc36c5954c96f6e50.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/af02dda02a30d5c78a98d49a351458b3.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a7a714ecd75ced41af320c316cd199f0.png image.png notifyBatchPartial 方法中，state = dyld_image_state_bound 时：
(*sNotifyObjCMapped)(objcImageCount, paths, mhs); https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e01e86c83082a021b559fb49a30173c5.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e877b52263fcf4231335e12a3f029459.png image.png https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/d40115ee25198ccf03f0153c6a740b4c.png image.png
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
页:
[1]