Autorelease机制讲解

Autorelease机制是在iOS内存管理中的一员。在MRC中，是通过调用[obj autorelease]来延迟内存释放；在ARC中，我们已经完全不需要知道Autorelease就能很好地管理好内存。而在这背后，Objective-C帮我们做了什么呢，又是如何正确的管理好内存呢，下面我们来讲解Autorelease机制，希望大家对Autorelease有所进一步的了解！！！

Autorelease对象什么时候释放呢？

我不知道大家在面试的时候，有没有遇到过这样的问题，本人在悦动天下面试遇到过。如果拿Autorelease对象什么时候释放拿来做面试题，可能正确回答上来的没有几个，大家可能都会回答，“当前作用域也就是大括号结束时释放”，如果这样回答，显然没有正确很好地理解Autorelease机制。

在如果没有手动加Autorelease Pool情况下，Autorelease对象是在当前runloop迭代结束之后才会释放，释放的原因是因为系统在每个runloop迭代中都已经加入了自动释放池push和pop。

（每个runloop都会创建一个autoreleasepool并在runloop迭代结束之后进行释放）

下面是一段代码讲述ARC与MRC的autorelease的使用，如下：

// MRC
NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];
id obj = [NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
[pool drain];

// ARC
@autoreleasepool {
  id obj = [NSObject alloc] init];
}

Autorelease的苹果实现

我们可以通过Objective-C库runtime/objc-arr.mm来看一下苹果Autorelease实现。

class AutoreleasePoolPage
    {
        static inline void *push()
        {
            相当于生成或持有NSAutoreleasePool类对象
        }
        static inline void *pop(void *token)
        {
            相当于废弃NSAutoreleasePool类对象
            releaseAll();
        }
        static inline id autorelease(id obj)
        {
            相当于NSAutoreleasePool类的addObject类方法
            AutoreleasePoolPage *autoreleasePoolPage = 取得正在使用的AutoreleasePoolPage实例;
            autoreleasePoolPage->add(obj);
        }
        id *add(id obj)
        {
            将对象追加到内部数组中
        }
        void releaseAll()
        {
            调用内部数组中对象的release实例方法
        }
    };
    void *objc_autoreleasePoolPush(void)
    {
        return AutoreleasePoolPage::push();
    }
    void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
    {
        AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
    }
    id *objc_autorelease(id obj)
    {
        return AutoreleasePoolPage::autorelease(obj);
    }

在iOS 程序启动之后，主线程会创建一个Runloop，也会创建两个Observer，回调工作都是在_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()函数中。

第一个Observer监听的是Entry（即将进入Loop），回调是在_objc_autoreleasePoolPush()中创建自动释放池的，优先级是最高的，保证创建释放池是在所有回调之前。

第二个Observer监听有两个事件：BeforeWaiting（进入休眠）时调用_objc_autoreleasePoolPop()和_objc_autoreleasePoolPush()释放旧的释放池以及创建新的释放池；Exit（退出Loop）调用_objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池。这个优先级是最低的，保证释放池发生在所有回调之后调用。

通过上面的代码发现AutoreleasePoolPage是核心类：函数主要是调用了push和pop方法。下面我们一起看一下AutoreleasePoolPage这个类。

AutoreleasePoolPage

下面是AutoreleasePoolPage类：

#   define EMPTY_POOL_PLACEHOLDER ((id*))

#   define POOL_BOUNDARY nil
    static pthread_key_t const key = AUTORELEASE_POOL_KEY;
    static uint8_t const SCRIBBLE = 0xA3;  // 0xA3A3A3A3 after releasing
    static size_t const SIZE =
#if PROTECT_AUTORELEASEPOOL
        PAGE_MAX_SIZE;  // must be multiple of vm page size
#else
        PAGE_MAX_SIZE;  // size and alignment, power of 2
#endif
    static size_t const COUNT = SIZE / sizeof(id);

    magic_t const magic;
    id *next;
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;

在ARC下，我们如果使用@autoreleasepool{}来创建一个AutoreleasePool，随后编译器将会改成下面：

void *context = objc_autoreleasePoolPush();
// {}中的代码
objc_autoreleasePoolPop(context);

AutoreleasePoolPage是依靠C++实现的类。

• AutoreleasePool没有单独的结构，是由许多个AutoreleasePoolPage以双链表的方式组合而成的，parent指向是前一个page，而child指向的是下一个page。
• AutoreleasePoolPage中的每个对象都会开辟出虚拟内存一页的大小（也就是4096个字节），除了实例变量占据空间，其他的空间都用来存储autorelease对象的地址。
• id *next指向的是栈顶对象的下一个位置
• 如果AutoreleasePoolPage空间被占满时，会创建一个AutoreleasePoolPage连接链表，后来的对象也会在新的page加入。

假设当前线程只有一个AutoreleasePoolPage对象，对象的内存地址如下图：

从上面可以看出，当一个对象发送了autorelease消息，就是将当前这个对象加入到AutoreleasePoolPage的栈顶next指向的位置。

释放时刻

每进行一次objc_autoreleasePoolPush调用时，runtime就会将当前的AutoreleasePoolPage加入一个哨兵对象，就会变成下面结构：

objc_autoreleasePoolPush返回值也就是哨兵对象的地址，被objc_autoreleasePoolPop作为参数。于是：

1. 根据传入的哨兵位置找到哨兵所对应的page
2. 将晚于哨兵对象插入的autorelease对象都发送一个release消息，并移动next指针到正确的位置

自动释放池是以一个个AutoreleasePoolPage组成，而AutoreleasePoolPage以双链表形成的自动释放池

pop的时候传入边界的对象，然后再对page中的对象发送release消息。

以上就是Autorelease机制个人的理解，希望对大家有所帮助！！！