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写在最前面：你们别光看啊，发现我说的不对的地方请指出或留言，希望我们一起进步。
iOS程序的main()函数我们都很熟悉，在函数入口处有一个自动释放池autoreleasepool，今天我们从这里开始探究autoreleasepool究竟是何方神圣😏
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@"Hello, AutoreleasePool!");
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
借助clang转换为C++代码实现main.cpp文件，窥探一下这个main()函数：
int main(int argc, char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders__6_s9x0n6313d99yqk5pltzp6ym0000gn_T_main_301f30_mi_0);
return UIApplicationMain(argc, argv, __null, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("AppDelegate"), sel_registerName("class"))));
}
}
发现@autoreleasepool对应的是一个__AtAutoreleasePool类型的变量__autoreleasepool；在main.cpp文件中找到__AtAutoreleasePool的定义如下：
struct __AtAutoreleasePool {
__AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
};
可见__AtAutoreleasePool是一个C++结构体，在C++中结构体类似我们iOS中的“类”这个概念，结构体里面有两个与结构体同名的函数__AtAutoreleasePool()、 ~__AtAutoreleasePool()分别称之为构造函数和析构函数，他们分别在结构体创建和销毁的时候调用，功能类似于iOS中的- (void)init - (void)dealloc。
因此__autoreleasepool对象一创建就会调用objc_autoreleasePoolPush();，销毁的时候则调用objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);，知道了这些，我们沿着objc_autoreleasePoolPush(); objc_autoreleasePoolPush();这两个函数的实现继续往下看就好了（从哪里看？可以从苹果开源的objc源码中获取）。
我将源码中相关调用函数摘抄如下(不摘抄怎么叫“读源码”呢🙄)：
void *_objc_autoreleasePoolPush(void)
{
return objc_autoreleasePoolPush();
}
void *objc_autoreleasePoolPush(void)
{
return AutoreleasePoolPage::push();
}
static inline void *push()
{
id *dest;
if (DebugPoolAllocation) {
// Each autorelease pool starts on a new pool page.
dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY);
} else {
dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
}
assert(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY);
return dest;
}
id *autoreleaseNewPage(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
if (page) return autoreleaseFullPage(obj, page);
else return autoreleaseNoPage(obj);
}
static inline id *autoreleaseFast(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
if (page && !page->full()) {
return page->add(obj);
} else if (page) {
return autoreleaseFullPage(obj, page);
} else {
return autoreleaseNoPage(obj);
}
}
泛看下来，这其中涉及到一个重要的类AutoreleasePoolPage，从源码中发现AutoreleasePoolPage有以下7个成员及一些内部函数(已省略)：
- 每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址。
- 所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起。
autoreleasePool以autoreleasePoolPage为单位进行展开的，因为每一个autoreleasePoolPage只有4096 byte，如果自动释放池中的对象太多就需要分页(n个autoreleasePoolPage)存储。当开启一个自动释放池的时候，执行push()函数中autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY);，将一个POOL_BOUNDARY入栈自动释放池并返回POOL_BOUNDARY在池中指针。(POOL_BOUNDARY是一个系统定义的宏，其定义为# define POOL_BOUNDARY nil)。自动释放池结束的时候调用pop(void ctxt)函数，同时传入这个POOL_BOUNDARY地址，这个时候会从最后一个进栈的对象开始发送release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY。自动释放池内部可以多层嵌套，形如下面这样（demo运行环境为MRC*）：
多层嵌套之后push()也会多次调用并将POOL_BOUNDARY压入栈中，每次返回一个新的存放POOL_BOUNDARY的指针，每一个push()都有与之对应的pop(void *ctxt)函数。
多层嵌套的C++代码：
demo中选择了4层@autoreleasepool，借助私有函数void _objc_autoreleasePoolPrint(void);可以获取自动释放池的状态。我们看到自动释放池中有7个待释放的对象，其中__NSArray与__NSSetI是系统的，最后一个TestObject是我们自己创建的，中间四个POOL对象就是@autoreleasepool 4次，累计调用4次push()函数，每次push()之后都会将一个POOL_BOUNDARY压入池子中的对象。
前面说过autoreleasePool以autoreleasePoolPage为单位进行展开的，每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，如果自动释放池中的对象总大小超过4096 byte，自动释放池中的对象太多就需要分页(n个autoreleasePoolPage)存储，这里我临时创建了700个对象，（700*8 byte = 5600 byte）,自动释放池的状态如下：
code:
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
@autoreleasepool {
NSLog(@"11111");
@autoreleasepool {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wunused-variable"
for (int i = 0; i < 700; i++) {
TestObject *testObj = [[[TestObject alloc] init] autorelease];
}
#pragma clang diagnostic pop
_objc_autoreleasePoolPrint();
}
NSLog(@"22222");
}
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
pool state
objc[5438]: 705 releases pending.
objc[5438]: [0x7f8a1e003000] ................ PAGE (full) (cold)
objc[5438]: [0x7f8a1e003038] 0x6000009d1a80 __NSArrayI
objc[5438]: [0x7f8a1e003040] 0x600003ffa8f0 __NSSetI
objc[5438]: [0x7f8a1e003048] ################ POOL 0x7f8a1e003048
objc[5438]: [0x7f8a1e003050] ################ POOL 0x7f8a1e003050
objc[5438]: [0x7f8a1e003058] ################ POOL 0x7f8a1e003058
objc[5438]: [0x7f8a1e003060] 0x600001ee4120 TestObject
objc[5438]: [0x7f8a1e003068] 0x600001ee4160 TestObject
.
.
.
objc[5438]: [0x7f8a1e003ff0] 0x600001ee6010 TestObject
objc[5438]: [0x7f8a1e003ff8] 0x600001ee6020 TestObject
objc[5438]: [0x7f8a1e001000] ................ PAGE (hot)
objc[5438]: [0x7f8a1e001038] 0x600001ee6030 TestObject
objc[5438]: [0x7f8a1e001040] 0x600001ee6040 TestObject
.
.
objc[5438]: [0x7f8a1e001670] 0x600001ee6ca0 TestObject
objc[5438]: ##############
700个OC对象指针大小超过了一个PAGE的承载量，因此系统又重启了一个新的PAGE，两个PAGE 地址及状态分别为：
objc[5438]: [0x7f8a1e003000] ................ PAGE (full) (cold)
objc[5438]: [0x7f8a1e001000] ................ PAGE (hot)
第一个PAGE标记为full、cold，“full”表示该PAGE空间已满，“cold”表示该PAGE当前不活跃（可以理解为存满了，其他的自动释放对象暂时不会去访问该PAGE）；
第二个PAGE标记hot，表明当前正处在使用状态，因为还没有放满。
再细看一下PAGE的内存地址，PAGE起始地址0x7f8a1e001000，存放的第一个TestObject地址0x7f8a1e001038，地址相差56 byte，根据前面AutoreleasePoolPage这个类的结构，里面有7个成员对象， 7*8 byte = 56 byte，匹配。因此对于一个AutoreleasePoolPage而言，总大小为4096 byte，前56 byte存放AutoreleasePoolPage自己的成员指针，后面的内存存储 autorelease 对象指针。
既然池子中的对象在池子结束的时候就会被释放，那对于iOS应用而言，只要程序不异常退出，因为RunLoop，main函数就会一直在运行，@autoreleasepool也就不会结束，那程序中的那么多函数中局部变量怎么释放的呢？显然不是依赖于main()中的 @autoreleasepool。
那autorelease对象在什么时机会被调用release?
这个分情况看：
- 如果是@autoreleasepool中的autorelease对象，那等autoreleasepool结束的时候就会调用对象的release方法，通过上面demo的结果，这毫无疑问了。
- 那对于程序中局部函数内部的autorelease对象什么时候被调用release呢？
对于第二个问题我之前错误地以为局部函数一旦调用结束，局部autorelease对象就立马被释放了。事实并非如此，我用一张图表示一下：
现象是viewDidLoad中的autorelease对象testObj并没有在viewDidLoad调用结束就立马释放，而是在viewWillAppear:与viewDidAppear:之间被释放，这取决于RunLoop。
实际上iOS在主线程的Runloop中注册了2个Observer，第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，会调用objc_autoreleasePoolPush()；
第2个Observer监听了kCFRunLoopBeforeWaiting与kCFRunLoopBeforeExit事件。kCFRunLoopBeforeWaiting的时候会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush()；
kCFRunLoopBeforeExit的时候会调用objc_autoreleasePoolPop()。
因此程序在即将休眠的时候会集中处理待release的局部对象。
那在ARC下，函数中的局部对象又是在什么时机被dealloc的呢？
发现其局部对象确实是马上释放了。ARC下局部对象dealloc时机的表现与MRC下autorelease对象不一致，既然刚才已经验证autorelease对象被dealloc的时机依赖于RunLoop，那从“ARC下局部对象的销毁与MRC下表现不一致的结果”猜测编译器并不是在创建对象的时候加了autoRelease方法，而应该是在要出局部函数之前直接调用了对象的release方法。
ARC为我们做了什么？（LLVM + Runtime相互协作的结果）
在ARC环境下，系统利用LLVM编译器自动为我们给对象添加retain、release、autorelease等方法。
像弱引用对象这样的存在是需要运行时runtime，runtime检测到弱引用对象销毁的时候，将弱引用对象清空掉。
