Autorelease

一个对象调用 autorelease 方法，就会被自动添加到最近的自动释放池 autoreleasepool，只有当自动释放池被销毁的时候，才会执行 release 方法，进行释放。

下文源码是当前最新版本objc4-706.tar.gz，跟之前版本会有点差别，没有了特别牛的POOL_SENTINEL（哨兵对象），改为了POOL_BOUNDARY（边界对象），可能更好理解一点。
研究源码也可以看这里

1. 入口

runtime 的 NSObject.mm 文件中 autorelease 方法

- (id)autorelease {
    return ((id)self)->rootAutorelease();
}
objc_object::rootAutorelease()
{
    return rootAutorelease2();
}
objc_object::rootAutorelease2()
{
    return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
}
static inline id autorelease(id obj)
{
   id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
   return obj;
}

2. AutoreleasePoolPage

关键词：
- EMPTY_POOL_PLACEHOLDER
  - 当一个释放池没有包含任何对象，又刚好被推入栈中，就存储在TLS（Thread_local_storage）中，叫做空池占位符
- POOL_BOUNDARY
  - 边界对象，代表 AutoreleasePoolPage 中的第一个对象

结构：

class AutoreleasePoolPage 
{
    
    magic_t const magic; // 当前类完整性的校验
    id *next;
    pthread_t const thread; // 当前类所处的线程
    
    // 双向链表 父子指针
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
    
    static size_t const SIZE = PAGE_MAX_SIZE; // 4096
}

一个 poolPage 对应于一个线程
AutoreleasePoolPage 是以 双向链表 的形式连接起来的，其中 parent child 分别是父结点（指向父类poolPage的指针）和子结点（指向子类poolPage的指针）
一个 poolPage 的大小是 4096 字节。其中56 bit 用来存储其成员变量，剩下的存储加入到自动释放池中的对象。
- 调用 autorelease 的对象
- 声明在@autoreleasepool{} 中的对象
next 指向最新添加进来的对象所处的位置。

autoreleaseFast()

AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
 
if (page && !page->full()) {
return page->add(obj);
} else if (page) {
return autoreleaseFullPage(obj, page);
} else {
return autoreleaseNoPage(obj);
}

hotPage() 获取当前正在使用的 poolPage
如果 page 存在，并且未满，直接进行添加
如果 page 存在，但是当前 poolPage 已满：
- 根据 page 遍历其所有的子 page，直到找到一个未满的子 page
- 否则就根据最后一个子 page，创建一个新的 page
  1
  2
  3
  4
  do {
  if (page->child) page = page->child;
  else page = new AutoreleasePoolPage(page);
  } while (page->full());
- 设置为 hotPage setHotPage(page);
- 添加 return page->add(obj);
如果 page 不存在
1
2
3
4
AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
setHotPage(page);
page->add(POOL_BOUNDARY);
return page->add(obj);
- 创建第一个 page，第一个 page 是没有父结点的
- 设置为当前正在使用的 page
- 添加边界对象，初始化的第一个poolPage 存储的第一个对象，必定是边界对象 POOL_BOUNDARY
- 添加对象

page -> add()

添加对象

1 2	id ret = next; next++ = obj;

获取 next 指针所处位置，并向上移动
把对象添加到 next 所处位置

小结：

一个对象，调用 autorelease 方法，实际是把该对象加入到当前线程正在使用的 autoreleasePoolPage 的栈中，但它怎么释放呢？ARC 下唯一能看到 autorelease 的就是入口函数 main.m 中的 @autoreleasepool{}。

3. @autoreleasepool{}

int main(int argc, char * argv[]) {  
   @autoreleasepool {
       
       return 0;
   }
}

使用 clang -rewrite-objc main.m重新编译，结果如下：

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};
int main(int argc, char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        return 0;
    }
}

@autoreleasepool{} 实际调用的是两个方法objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop
objc_autoreleasePoolPush 方法内部实际就是 2.1， autoreleaseFast() 函数，不过，参数是 POOL_BOUNDARY 边界对象
每创建一个自动释放池，就会在当前线程的 poolPage 的栈中先添加一个边界对象，然后把池中的对象添加进去，直至栈满，创建子 page，继续添加。

objc_autoreleasePoolPop()

该方法内部实际调用的是 AutoreleasePoolPage 的 pop() 方法，主要代码如下

static inline void pop(void *token) 
{
   AutoreleasePoolPage *page;
   id *stop;
     // 根据指针 token 获取token所在的 page
   page = pageForPointer(token);
   stop = (id *)token;
   
    /*
     *   如果stop 不是边界对象，进行其他处理
     *   如果stop 是边界对象，进行下面的步骤，来释放
     */
   
    // 释放栈中的所有对象，直至stop，
    // 此时，stop是边界对象，即 创建 autoreleasepool 时      
    // 添加的第一个对象
   page->releaseUntil(stop);
    if (page->child) {
       // hysteresis: keep one empty child if page is more than half full
       // 不足一半满， 删除所有的子 page，
       // 否则 删除所有的孙 page
       if (page->lessThanHalfFull()) {
           page->child->kill();
       }
       else if (page->child->child) {
           page->child->child->kill();
       }
    }
}

stop 是边界对象，即创建 autoreleasepool 时 page 栈中添加的第一个对象
page->releaseUntil(stop) 方法，会对 page 栈中 stop 上面的所有对象调用 objc_release(obj) 方法，除了边界对象 POOL_BOUNDARY
kill() 方法，会删除当前 page 及其所有的子 page，即 page->child = nil;

小结:

对象释放的过程：首先找到当前对象所处的 AutoreleasePoolPage，然后获取到创建 page 时添加的第一个边界对象 POOL_BOUNDARY，边界对象之后的添加进来的所有对象调用 release，进行释放。
创建自动释放池 @autoreleasepool{}的过程：获取到正在使用的 AutoreleasePoolPage，首先添加边界对象 POOL_BOUNDARY，如果有其他对象，则进行添加。最后进行释放，同上1。

总结：

autoreleasepool 机制跟栈一样，每创建一个，就将其推入栈中，而清空 autoreleasepool，相当于将其从栈中弹出
一个对象调用 autorelease 方法，就会进入最近的 autoreleasepool，也就是栈顶的那个。
自动释放池的创建：
- 长时间在后台运行的任务，入口函数(main.m)，系统自动创建 autoreleasepool
- 主线程或GCD中的线程，会自动创建 autoreleasepool, 关系是一对多的关系，即一个线程可以有多个 autoreleasepool
- 人为手动创建 @autoreleasepool{}
  - 程序不是基于 UI framework，如命令行
  - 创建大量的临时对象，降低内存峰值
  - 创建了新线程
事件开始前，系统会自动创建 autoreleasepool，然后在结束时，进行 drain，对释放池内的所有对象执行 release 方法

Autorelease 详解