Autorelease Pool-自动释放池

Autorelease Pool是Objective-C中的内存管理方式之一，它与线程和NSAutorelease类有关。每一个线程都拥有自己的Autorelease Pool栈，这个栈底层是由双向链表构成，而双向链表由类AutoreleasePoolPage表示。AutoreleasePoolPage是一个C++类，这个类的结构如下(只给出了部分相关成员变量):

class AutoreleasePoolPage  {
    static pthread_key_t const key = AUTORELEASE_POOL_KEY;  //和线程相关的key值
    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); //每一个page的大小
    id *next; //加入当前page中的Objective-C对象地址会传给next
    pthread_t const thread;  //线程的引用
    AutoreleasePoolPage * const parent;  //指向父节点
    AutoreleasePoolPage *child;  //指向子节点
 };

线程与Autorelease Pool栈的关系如下图所示:

上图中，加颜色部分表示加入到自动释放池中的对象，而next总是指向下一个可用位置。当前线程总是可以通过AutoreleasePoolPage中的key属性获取到位于栈最顶端(图中就是最右边)的AutoreleasePoolPage对象，这个对象被称为hot page。

需要注意的是，并不是一个AutoreleasePoolPage对象就代表一个自动释放池，一个自动释放池可以横跨多个AutoreleasePage对象。自动释放池之间是通过哨兵(Sentinel)来分隔的。那么什么是哨兵，NSAutoreleasePool对象和AutoreleasePoolPage对象之间又有什么关系呢？

当我们使用如下方法创建NSAutoreleasePool对象时:

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

NSAutoreleasePool对象的init方法实际上会调用AutoreleasePoolPage类的static push方法：

  static inline void *push()
    {
        id *dest = autoreleaseFast(POOL_SENTINEL);
        assert(*dest == POOL_SENTINEL);
        return dest;
    }

AutoreleasePoolPage::push方法中的autoreleaseFast方法传入的就是一个哨兵，其实就是一个nil值。而AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast方法会做3件事:

1 通过AutoreleasePoolPage的key属性获取当前线程对应的hot page,如果hot page存在并且未满，那么就向当前page中加入哨兵；

2 如果当前hot page已满，那么就创建一个新的AutoreleasePoolPage对象，加入到链表最顶端使成为hot page，并将哨兵加入到新的hot page中;

3 如果hot page根本不存在，那么也会创建一个新的AutoreleasePoolPage对象，使之成为hot page，并将哨兵加入到新hot page中。

当加入了一个哨兵之后，就代表一个新自动释放池开始。AutoreleasePoolPage::push方法会将这个哨兵地址返回回去，而NSAutoreleasePool对象会持有这个哨兵地址:

@interface NSAutoreleasePool : NSObject {
@private
    void    *_token;   //保存哨兵地址
    void    *_reserved3;
    void    *_reserved2;
    void    *_reserved;
}

NSAutoreleasePool对象当中的_token成员，就是用来保存哨兵地址的。因此，线程，AutoreleaesPoolPage对象，NSAutoreleasePool对象之间的关系可以表示成:

上图中有两个哨兵，因此有两个自动释放池，第一个自动释放池由NSAutoreleasePool对象_1表示，范围从第一个哨兵开始到第二个哨兵下面，第二个自动释放池由NSAutoreleasePool对象_2表示，范围从第二个哨兵开始直到结束。这也是自动释放池嵌套时的情形。

当自动释放池释放，即调用NSAutoreleasePool对象的release或者drain时会发生什么情况呢？

当调用NSAutoreleasePool对象的release或者drain方法时，它们将NSAutoreleasePool对象保存的哨兵地址传递会给AutoreleasePoolPoage的static pop方法，这个AutoreleasePoolPage::pop方法主要做了如下2件事:

1 通过相应算法，根据哨兵地址找到哨兵所在的AutoreleasePoolPage对象；

2 从hot page开始，直到哨兵对象为止，依次弹出加入到里面的Objective-C对象，并且向Objective-C对象发送release消息

假设释放了上面的NSAutoreleasePool对象_2，那么结果如下图所示:

从Apple关于NSAutoreleasePool的官方文档我们可以知道，NSAutoreleasePool对象无法被retain，因此，当AutoreleasePoolPage::pop方法调用完成之后，NSAutoreleasePool对象的release或者drain方法就会释放掉这个NSAutoreleasePool对象本身。到这里为止，我们又可以向上一个自动释放池当中添加新的Objective-C对象了。