autoreleasepool

autoreleasepool与runloop，线程（主线程，子线程）之间的关系。

前言

本文主要讲述autoreleasepool，其中runloop与线程的关系不作为重点（可参考的资料很多，当然本文也会稍提），想写demo测试验证的同学可以尝试在MRC下断点查看（在ARC下断点方法的调用栈有很多都被隐藏掉了）,本文主要解决的问题如下：

autoreleasepool的原理
autoreleasepool在主线程的释放时机
autoreleasepool在子线程的释放时机(子线程默认不开启runloop)

autoreleasepool的数据模型

先放一份autoreleasepool的源码地址。新建demo工程。clang main.m文件，打开main.cpp文件查看源码如下


int main(int argc, char * argv[]) {
   //可以看见@autoreleasepool 被转换成了__AtAutoreleasePool。
   /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
      return UIApplicationMain(argc, argv, __null, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("AppDelegate"), sel_registerName("class"))));
   }
}
static struct IMAGE_INFO { unsigned version; unsigned flag; } _OBJC_IMAGE_INFO = { 0, 2 };

可以看见@autoreleasepool 被转换成了__AtAutoreleasePool，在当前文件搜索出现下面内容。


struct __AtAutoreleasePool {
   __AtAutoreleasePool() {
      atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
   }
   ~__AtAutoreleasePool() {
   objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
   }
   void * atautoreleasepoolobj;
};

上面是__AtAutoreleasePool结构体的组成，其中主要的两个方法 objc_autoreleasePoolPush() 和objc_autoreleasePoolPop()，这两个方法我们可以在NSObject.mm的源码中找到实现如下：

void *objc_autoreleasePoolPush(void){
   if (UseGC) return nil;
   return AutoreleasePoolPage::push();
}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
   if (UseGC) return;
   // fixme rdar://9167170
   if (!ctxt) return;
   AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

关键的来啦：通过上面的代码我们已经知道@autoreleasepool 的背后其实一直在默默工作的是AutoreleasePoolPage，因为在很多老的blog中没有体现出如何找到AutoreleasePoolPage，所以关于autoreleasepool的源码介绍就到这里，这里有一篇参考资料。这里面会讲述AutoreleasePoolPage的数据结构，及维护原理。

autoreleasepool在主线程的释放时机

在demo中加入新的断点。如果在主线程，直接执行lldb命令：po [NSRunLoop currentRunLoop] 如果在子线程则需要MainRunLoop。
断点结果
图片如果看不清的同学可以浏览器网页缩放下。
我们可以看到主线程的runLoop 中有两个Observer，并且 activities 分别为“0xa0”和“0x1”这是两个十六进制的数，转为二进制分别为“1”和“10100000”，对应CFRunLoopActivity的类型如下：

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
   
   kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),               //0x1
   kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
   kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
   kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),       //0xa0 = kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopExit
   kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
   kCFRunLoopExit = (1UL << 7),                //0xa0 = kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopExit
   kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

其中“0x1”即kCFRunLoopEntry，监听RunLoop对象进入循环的事件，“0xa0”即kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopExit，监听RunLoop即将进入休眠和RunLoop对象退出循环的事件。

程序运行后产生的两个CFRunLoopObserver一个监听RunLoop对象进入循环的事件，执行回调函数_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler，并且优先级order为-2147483647即32位整数的最小值，保证了它的优先级最高。在回调内会调用_objc_autoreleasePoolPush函数来创建AutoreleasePool，由于它的优先级最高，所以能够保证自动释放池在其他回调执行前得到创建。

另一个监听器监听RunLoop对象进入休眠和退出循环的事件，回调函数同样是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler，而优先级为2147483647即32位整数的最大值，保证它的优先级最低。对于监听进入休眠状态时回调函数内首先会调用_objc_autoreleasePoolPop函数来释放AutoreleasePool然后使用_objc_autoreleasePoolPush函数重新创建一个自动释放池。优先级最低保证了释放操作是在其他所有回调执行之后发生。

`autoreleasepool`在子线程的释放时机

问题分解：

子线程中是否存在AutoreleasePool？
如果存在，那么里面的autorelease对象如何释放呢？
如果不存在，如何建立一个autoreleasepool？
自己建立的autoreleasepool何时释放？

先来回答第一个问题，这里有一份苹果的开发文档这里明确的指出了

Each thread in a Cocoa application maintains its own stack of autorelease pool blocks.

其实这篇文档基本是回答了上面的所有问题，子线程是存在AutoreleasePool的，在线程退出的时候会去做释放autorelease对象，这也证明了问什么在子线程的for循环中释放会不及时，因为for里面产生的autorelease对象是要等到线程退出的时候再去释放的。下面举个例子


dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

    for (int i = 0; i<1000000000; i++) {
   //@autoreleasepool {  
      AutoReleaseModel *model = [[AutoReleaseModel alloc] init];
      NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hi + %d", i];
      NSLog(@"str = %@", str);
   //}
   }
});

我们运行下面代码会发现，内存在逐步增加。

当打开注释掉的@autoreleasepool时，内存如下

所以子线程是可以建立自己的AutoreleasePool的，并且自己建立的autoreleasepool里的面对象在出了block就会释放，这里可以参考 NSAutoreleasePool，我们可打开MRC，在AutoReleaseModel的dealloc出加入断点，执行如下代码：


dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

   for (int i = 0; i<1000000000; i++) {

      NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
      NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hi + %d", i];
      NSLog(@"str = %@", str);
      AutoReleaseModel *model = [[AutoReleaseModel alloc] init];
      [model autorelease];
      [pool drain];
}
});

结果如下：

@AutoreleasePool的括号其实分别就是@NSAutoreleasePool 的初始化和drain方法。当出了}，就相当与调用drain，从而调用AutoreleasePoolPage::pop，向栈中的对象发送 release 消息
这里要补充一点在ARC中，所有对象在alloc，init之后在编译后，都会被编译器加上autorelease如下

//原代码
AutoReleaseModel *model = [[AutoReleaseModel alloc] init];

//编译之后
//AutoReleaseModel *model = [[AutoReleaseModel alloc] init];
//[model autorelease]

而autorelease的释放只能依赖@AutoreleasePool，也就是说autorelease对象会被加入@AutoreleasePool，其实现如下


- [NSObject autorelease]
   └── id objc_object::rootAutorelease()
       └── id objc_object::rootAutorelease2()
            └── static id AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)
                 └── static id AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast(id obj)
                 ├── id *add(id obj)
                 ├── static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)
                 │   ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
                 │   └── id *add(id obj)
                 └── static id *autoreleaseNoPage(id obj)
                     ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
                     └── id *add(id obj)

结论

在不自己建立@AutoreleasePool的情况下，主线程是通过监听CFRunLoopObserver来决定释放autorelease对象的时机的，而子线程则是在退出线程的时候来释放autorelease对象。
如果自己手动建立 @AutoreleasePool，那么autorelease对象的声明周期仅在block块内，不论在主线程还是子线程都是如此。

前言

autoreleasepool的数据模型

autoreleasepool在主线程的释放时机

autoreleasepool在子线程的释放时机

结论

`autoreleasepool`在子线程的释放时机