OC底层知识(八) : block

提示:下面会把OC相应的类转化为C++代码,OC代码转C++代码的生成

  • 一、block 知识回顾

    block 是一个可以看做是一个代码块,用 ^{}包裹起来的,类似于函数,需要用()小括号调用

    block的简单回顾

  • 二 、block 的本质是什么?

    • block本质上也是一个OC对象,它内部也有个isa指针
    • block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象
    • block的底层结构如下图所示


      block的底层结构
  • 三 、block 的变量捕获(capture)

    • 2.1、为了保证block内部能够正常访问外部的变量,block有个变量捕获机制

      变量类型 能否捕获到block内部 访问方式
      局部变量 auto 能捕获到 值传递
      局部变量 static 能捕获到 指针传递
      全局部变量 不能捕获到 直接访问
    • 2.2、局部变量的访问

      block 的变量捕获

      block 的变量捕获

    • 2.3、全局部变量的访问

      全局部变量是无法捕获的,也不需要捕获

      可以看到全局变量是无法捕获的

    • 2.4、self的的问题

      self被捕获,JKName来自于self

      self的捕获问题

      • 提示:self是我们调用函数的时候,传进来的参数,self是局部变量,只要能捕获就是局部变量,反之,全局变量无法捕获。
  • 四、block的类型

    • 4.1、block有3种类型,可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型,最终都是继承自NSBlock类型

      • NSGlobalBlock ( _NSConcreteGlobalBlock )
      • NSStackBlock ( _NSConcreteStackBlock )
      • NSMallocBlock ( _NSConcreteMallocBlock )
        block有3种类型的打印

        应用程序的内存分配

        提示:类对象也是存放在堆里面
    • 4.2、block在什么情况下的类型

    • 提示:在测试下面的类型之前请把ARC关掉


      ARC关掉

      block在什么情况下的类型

      block在有无Auto变量的访问
    • 4.3、每一种类型的block调用copy后的结果如下所示(下面的 堆栈 感觉迷茫的看上面4.1对中对3类Block的存放位置)

      Block类型 副本源的配置存储域 复制效果
      NSStackBlock 从栈复制到堆
      NSGlobalBlock 程序的数据区域 还是原来的类型,什么也没做
      NSMallocBlock 引用计数器加1
    Block在copy后的打印
     int age = 10;
    
     void (^block1)(void) = ^{
      
        NSLog(@"age = %d",age);
     };
    
     void (^block2)(void) = ^{
      
        NSLog(@"Hello");
     };
    
     NSLog(@" \n\nblock1的类型是 %@ \n\nblock1 在copy后的类型是%@",[block1 class],[[block1  copy] class]);
     NSLog(@" \n\nblock2的类型是%@ \n\nblock2 在copy后的类型是%@",[block2 class],[[block2 copy] class]);
     NSLog(@" block2在两次copy后的类型是 \n%@",[[[block2 copy] copy] class]);
     
     下面是打印的结果
     block1的类型是 __NSStackBlock__ 
     block1 在copy后的类型是__NSMallocBlock__
    
     block2的类型是__NSGlobalBlock__ 
     block2 在copy后的类型是__NSGlobalBlock__
     block2在两次copy后的类型是 __NSGlobalBlock__
    
    • 4.4、block的copy

      • 4.4.1、在ARC环境下,编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上,比如以下情况
        • block作为函数返回值时
        • 将block赋值给__strong指针时
        • block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
        • block作为GCD API的方法参数时(GCD的Block都是被copy过的,会在block方法执行完后才会销毁
      • 4.4.2、MRC下block属性的建议写法
        • @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
      • 4.4.3、ARC下block属性的建议写法
        • @property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
        • @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
    • 4.5、 对象类型的auto变量

      • 当block内部访问了对象类型的auto变量时
        • 如果block是在栈上,将不会对auto变量产生强引用

        • 如果block被拷贝到堆上

          • 会调用block内部的copy函数
          • copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
          • _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相应的操作,形成强引用(retain)或者弱引用
        • 如果block从堆上移除

          • 会调用block内部的dispose函数
          • dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
          • _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量(release)
          函数 调用时机
          copy 函数 栈上的Block复制到堆时
          dispose 函数 堆上的Block被废弃时
    • 4.6、 抛出几个问题,说出下面Person类什么时候释放

      • 第1种情况

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d",weakPerson.age);
        
         });
        
      • 第2种情况

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", person.age);
        
         });
        
      • 第3种情况

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", person.age);
           dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
              NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);
        
            });
         });
        
      • 第4种情况

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        __weak Person *weakPerson = person;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
           NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);
           dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        
                NSLog(@"age === %d",person.age);
        
            });
         });
        
  • 五、__block修饰符

    • 5.1、__block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题

    • 5.2、__block不能修饰全局变量、静态变量(static)

    • 5.3、编译器会将__block变量包装成一个对象

    • 5.4、看下面auto临时变量在加上 __block后修改age的值

      __block int age = 10;
      
      void (^block)(void) = ^{
      
           age = 20;
           NSLog(@"age = %d",age);
      };
      
      block();
      
    • 5.5、__block 可修改的原理


      age加上`__block`后生成下面划线的结构体

      age结构体的类型

      结构体里面的指向
    • 5.6、__block的内存管理

      • 5.6.1、当block在栈上时,并不会对__block变量产生强引用
      • 5.6.2、当block被copy到堆时
        • 会调用block内部的copy函数
        • copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
        • _Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用(retain)
      • 5.6.3、当block从堆中移除时
        • 会调用block内部的dispose函数
        • dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
        • _Block_object_dispose函数会自动释放引用的__block变量(release)
      • 5.6.4、__block的__forwarding指针


        __block的__forwarding指针
      • 5.6.5、对象类型的auto变量、__block变量
        • 当block在栈上时,对它们都不会产生强引用
        • 当block拷贝到堆上时,都会通过copy函数来处理它们
          • __block变量(假设变量名叫做a)

            _Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
            

            对象类型的auto变量(假设变量名叫做p)

            _Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
            
        • 当block从堆上移除时,都会通过dispose函数来释放它们
          • __block变量(假设变量名叫做a)

            _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
            

            对象类型的auto变量(假设变量名叫做p)

            _Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
            
          对象 BLOCK_FIED_IS_OBJECT
          __block变量 BLOCK_FIED_IS_BYREF
      • 5.6.6、被__block修饰的对象类型
        • 当__block变量在栈上时,不会对指向的对象产生强引用
        • 当__block变量被copy到堆时
          • 会调用__block变量内部的copy函数
          • copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
          • _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符(__strong、__weak、__unsafe_unretained)做出相应的操作,形成强引用(retain)或者弱引用(注意:这里仅限于ARC时会retain,MRC时不会retain
        • 如果__block变量从堆上移除
          • 会调用__block变量内部的dispose函数
          • dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
          • _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象(release)
  • 六、block 的循环引用问题

    • 6.1、先给大家展示一个循环引用(循环引用是大家常说的两个类互相引用)


      在看一下Person的.h

      #import <Foundation/Foundation.h>
      
      typedef void (^JKBlock)(void);
      
      @interface Person : NSObject
      
      @property(nonatomic,assign) int age;
      @property(nonatomic,copy) JKBlock block;
      
      @end
      

      可以看到上面图片的黄色文字也提示了存在循环引用的问题,下面分析一下,首先从Person的.h代码里面我们可以看到 person 强引用了block,那我们看看block是怎么是怎么强引用person的,我们生成一份C++代码看看

      blcok强指针指向person

    • 6.2、block 的循环引用的解决(ARC下解决循环引用的问题) 提示:ARC与MRC的切换看上面4.2

      看6.1里面的代码,我们想要是是person强引用Block,可以随时调用block里面person属性的值,而block若引用 pseron就好,那么了可以设置如下的代码改善

      Person *person = [[Person alloc]init];
      person.age = 100;
      
      __weak Person *weakPerson = person;
      person.block = ^{
      
          NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);
      
      };
      
      • (办法一)__weak Person *weakPerson = person;__weak typeof(person) weakPerson = person;一样, typeof是编译器的特性

        block若指针指向person

      • (办法二)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person;__unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;

      • (办法三)__block Person *weakPerson = person;必须调用block,如下

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __block typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
             NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);
             weakPerson = nil;
        };
        person.block();
        
      weakPerson = nil打破循环引用
      • __weak__unsafe_unretained解决循环引用的区别

        • __weak : 不会产生强引用,指向的对象销毁时,会自动让指针置为nil
        • __unsafe_unretained : 不会产生强引用,不安全,指向的对象销毁时,指针存储的地址值不变
    • 6.3、block 的循环引用的解决(MRC下解决循环引用的问题), 提示:ARC与MRC的切换看上面4.2,MRC下是不支持若指针的

      • (办法一)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person;

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
            NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
        };
        
        [person release];
        
      • (办法二)__block Person *weakPerson = person;

        Person *person = [[Person alloc]init];
        person.age = 100;
        
        __block typeof(person) weakPerson = person;
        person.block = ^{
        
            NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
        };
        
        [person release];
        

        看5.6.6、上面说的__block 在ARC时会retain,MRC时不会retain,也就是说不会在MRC下不会retain


        __block 在MRC下不会retain

        在MRC没有形成强引用
  • 七、block常问的几个面试题

    • 7.1、block的原理是怎样的?本质是什么?

      答:封装了函数调用以及调用环境的OC对象

    • 7.2、__block的作用是什么?有什么使用注意点?

      答: __block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题,__block不能修饰全局变量、静态变量(static),编译器会将__block变量包装成一个对象,注意的地方是:__block的内存管理和在block所形成的结构体的OC对象在ARC时会retain(强引用),MRC时不会retain(不会强引用)。

    • 7.3、block的属性修饰词为什么是copy?使用block有哪些使用注意?
      答:block一旦没有进行copy操作,就不会在堆上(在堆上可以对其进行内存管理)
      使用注意:循环引用问题

    • 7.4、block在修改NSMutableArray,需不需要添加__block?

      答:不需要,看下面的代码,另外__block能不加就不要加,因为会生成一个复杂的结构体

      NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc]init];
      
      void (^Block)(void) = ^{
      
           [array addObject:@"1"];
      
      };
      
      Block();
      
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