iOS 内存管理内存布局 Copy Tagged Pointer 引用计数存储

我们先看下以下几道题目：

使用CADisplayLink、NSTimer有什么注意点
介绍下内存的几大区域
讲一下你对iOS内存管理的理解
ARC都帮我们做了什么？
weak指针得实现原理

解答：

1. 使用CADisplayLink、NSTimer有什么注意点？

CADisplayLink保证调用频率和屏幕的刷帧一致，60FPS。
CADisplayLink、NSTimer都会对target进行引用，很容易造成循环引用得问题，造成target无法释放。

     self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(linkTest)];
     [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
》》》》》》》》》》》》》》》》》》
     self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

解决方法：
1. timer使用block方法，来对target进行弱引用。
2. 使用一个中间类，弱引用target，然后用消息转发再次转发给target。因为中间类跟target是弱引用，当vc delloc的时候，会正常进行释放，timer也会释放，避免了循环引用得问题。

//JWHelper继承NSObject
#import "JWHelper.h"
@interface JWHelper()
@property (nonatomic, weak) id target;
@end
@implementation JWHelper
+ (instancetype)initHelperTarget:(id)target {
    JWHelper * helper = [JWHelper new];
    helper.target = target;
    return helper;
}
//消息转发给target
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return self.target;
}
@end

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>调用>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
  self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[JWHelper initHelperTarget:self] selector:@selector(linkTest)];
  [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
   self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target: [JWHelper initHelperTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

NSProxy类

在OC中，NSProxy类属于NSObject同级别得基类，NSProxy主要作用就是负责消息转发机制，当转发到的selector之后会直接调用

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

两个方法进行消息转发机制，该类转发效率比NSObject效率高，因为他不会从缓存类/superClass内部寻找方法，如果没有找到再进行消息转发。它是直接进行消息转发，所以效率更高。

//JWProxy继承NSProxy
@interface JWProxy()
@property (nonatomic, weak) id target;
@end
@implementation JWProxy
+ (instancetype)initHelperTarget:(id)target {
    JWProxy * proxy = [JWProxy alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    return [self.target methodSignatureForSelector:aSelector];
}
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    [anInvocation invokeWithTarget:self.target];
}
@end

NSTimer、CADisplayLink是依赖RunLoop实现的，当每次执行一圈RunLoop系统会计算是否满足触发定时器的条件，所以使用RunLoop触发定时器有误差，造成不准时，如果对精度比较高使用GCD定时器。

//GCD创建定时器
@interface JWGCDTimer()
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;
@end

@implementation JWGCDTimer
+ (instancetype)initTimer:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval handler:(void (^)(void))block {
    return [[JWGCDTimer alloc]initTimer:start interval:interval handler:block];
}
- (instancetype)initTimer:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval handler:(void (^)(void))block {
    if (self = [super init]) {
        dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
        dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC, interval * NSEC_PER_SEC);
        dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
            if (block) {
                block();
            }
        });
        dispatch_resume(timer);
        self.timer = timer;
    }
    return self;
}

2. 内存布局

iOS程序的内存格局大致分为一下几段：
内存地址从低地址--->高地址：保留区（系统保留）、代码段（__TEXT）、数据段（__DATA）、堆区、栈区、系统内核区域。

代码段：我们编写得代码，最终变成机器指令存放再代码段、
数据段：分为：
1.字符串常量：比如NSString * str = @"123"； @"123"存放在在数据段此区域。
2.已初始化数据：已初始化的全局变量、静态变量（static int a = 10;)等
3.未初始化数据：未初始化的全局变量、静态变量等
堆：通过alloc、malloc、calloc等动态分配内存的区域，通过低地址向高地址分配
栈：函数调用开销，比如局部变量得开销。通过高地址向低地址分配,代码越向后地址越低。

程序内存布局

Tagged Pointer技术

从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术来优化NSNumber、NSDate、- NSString等小对象得存储。
在没有使用Tagged Pointer之前，NSNumber等对象需要动态分配内存、维护技术表、NSNumber指针存储得是堆中NSNumber对象的地址值。
使用Tagged Pointer会讲tag+data的形式储存在指针当中。
当（Mac平台）对象地址的最低有效位是1，则该指针为taggedpointer
当（iPhone 开发）对象地址的最高有效位是1，则该指针为taggedpointer
当指针不够存储数据时，才会使用都动态分配内存的方式来存储数据
objc_msgSend能识别Tagged Pointer比如NSNumber得intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销。

NSString * str = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
NSString * str1 = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijklmn"];
NSLog(@"%p=====%p",str,str1);
------------------------------------------------
2018-12-13 14:33:47.574247+0800 Atomic[63696:6388988] 0xa000000006362613=====0x60000003a5c0

如何区别是否是Tagged Pointer？
str：地址的高位0xa 二进制是：1010，有效位是1 属于是Tagged Pointer。
str1：地址的高位0x6 二进制是：0220，有效位是0 不属于是Tagged Pointer。

MRC 引用计数

在iOS种，使用引用计数来管理OC对象的内存。
一个新创建得OC对象引用计数默认是1，当引用计数为0的时候OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间
调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会-1
当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回一个对象，在不需要得时候都需要release或者autoRelease释放他

//MRC下setter方法下手动内存管理，先释放旧值，再保存新值。
//@property(nonatomic,retain) id obj 原理
- (void)setDog:(JWDog *)dog {
    if (_dog != dog) {
        [_dog release];
        _dog = [dog retain];
    }
}

Copy

copy：产生不可变副本，浅拷贝，指针拷贝，没有产生新的对象，产生一个新指针指向该内容区域，相当于retain
mutableCopy：产生可变副本，深拷贝，内容拷贝，复制一份全新的内容

[不可变str copy] 浅拷贝
[不可变str mutableCopy] 深拷贝
[可变str copy] 深拷贝
[可变str mutableCopy] 深拷贝

深浅拷贝主要是看是否拷贝源是否可变。
浅拷贝相当于执行了一次retain操作，并没有产生新对象，引用计数会+1
深拷贝相当于创建了一个新对象，新对象引用计数初始为1，原对象并没有+1。

拷贝分析

引用计数的存储

从arm64位之后，引用计数是存储在isa指针中的。isa指针进行了优化，使用union（共用体）来存储指针。

isa指针

其中 uintptr_t has_sideTable_rc:1 、 extra_rc:19就是来存储引用计数的（实际值是存储引用计数-1）。
从isa指针中的19位二进制位来存储引用计数，当存储超过上限的时候会让
has_sideTable_rc值为1，然后将存储在一个SideTable的类的属性中。
objc4/NSObject.mm

struct SideTable {
    spinlock_t slock;  //自旋锁
    RefcountMap refcnts; //存储的哈希表
    weak_table_t weak_table;  //弱引用的哈希表
...
};

查看引用计数的源码也可以看看出

引用计数的获取

weak指针的实现原理

当一个__weak指向一个对象的时候，会将此对象的地址值作为key，放入全局的SideTable中的一个叫weak_table的哈希表中存储，当该对象该释放的时候，会根据isa指针中的weakly_referenced属性来检查是否存在弱引用，存在的话，系统根据weak_table表中将该对象的地址值作为key&一个mask值来找到存储得位置并且删除，外部将此对象置为nil，并且释放该对象，回收内存。

ARC是由LLVM编译器（大括号后面自动调用release）和Runtime（动态销毁对象）协同产生的一种技术。

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