6-1 内存布局

在这一个章节中，主要讲述的内存布局的中的问题。我们知道了内存是分段的式的。系统将内存分成了这几个段：从下到上，从低地址到高地址分别是：保留区域、代码段（.text）、已初始化数据（.data）（全局变量以及静态变量）、未初始化数据(.bss)（全局变量以及静态变量）、堆区(heap)、栈区（stack）(定义的函数或者方法是在此处工作的)、内核区等。其中栈区是方法的运行区，是从高地址到低地址进行扩展，所以栈是向下增长或事向下扩展的、堆区是alloc的对象以及block copy后的对象，都是存放在这里的。堆是从低地址到高地址进行扩展，向上增长的。

具体如下：

• 栈区（stack）:方法运行。
• 堆区（heap）: 通过alloc的创建的对象以及copy后的对象。
• bss : 未初始化的全局变量以及静态变量。
• data : 已初始化的全局变量以及静态变量
• text : 程序代码区。

内存布局.png

内存管理方案

内存管理方案，根据管理的对象不同可分为如下三种：

• TaggedPointer:小对象NSNumber

• NONPOINTER_ISA(非指针型的isa):
  对于64架构下的应用程序
  NONPOINTER_ISA 实际上有64位bit位，但是实际中，只有30或者40位，就可以指代当前类对象的地址，为了提高使用率，其余为存储了内存管理方面的信息。

• 散列表：复杂的结构，其中包含有引用计数表、弱引用表。

NONPOINTER_ISA(非指针型的isa)

arm64架构：

实际上它有64位bit位，

• 第一位是indexed标记位：(0 表示是指针型的isa , 1 表示 非指针型的isa)，

• 第二位是has_assoc （0 代表没有 ，1 代表有）当前类是否有关联对象，

• 第三位是has_cxx_dtor (0 代表没有，1代表有) 当前对象是否有使用到C++相关代码。ARC,也可用这个标记位代表有些对象是通过ARC进行内存管理的。

• shiftcls 当前对象的内存地址：从第4位开始到35位，均表示对象的内存地址

• magic （36 -- 41）

• 第42位 weakly_referenced 弱引用，标示了这个对象是否有弱引用指针。

• 第43位，deallocating 当前是否进行dealloc操作。

• 第44位has_sidetable_rc 当前对象如果存储的引用计数已经达到上限，那么所挂的has_sidetable_rc（散列表），就会存储引用计数的相关内容

• 45--63 extra_rc 代表额外的引用计数。

SideTable(散列表)

散列表在内存中使用SideTables()结构实现的。
Side Tables实际中是一个哈希表，我们可以通过一个指针来找到对应的引用计数表或者弱引用表，在哪一个具体的side table表中。Side Tables 包含有多个side table表。不通的系统，数目不同。

**Side Table的结构

包含有：

• 自旋锁（spinlock_t）
• 引用计数表（RefcountMap）
• 弱引用表（weakfy_table_t）

**为什么不是一个Side Table ,而是一个呢？（查找效率的原因）

假如说只有一张表，那就是说，我们在内存中的分配的所有对象的引用计数都在同一张表中。这是，如果我们要修改某个对象的引用计数值。由于不同对象在不同的线程中创建或分配，为了保证数据的访问安全，我们要对数据进行加锁处理。这个时候，就出现了访问效率的问题。使用分离锁可以很好的解决这个问题。

分离锁

所谓的分离锁，就是将内存对象的引用计数表，分成多个部分。比如说分成8个。就说对于在不同表中的对象可以并发访问，从而提高访问效率。如下图：

分离锁.png

怎样实现快速分流？

所谓的快速分流，就是我们通过对象的指针如何快速的定位到它在哪一张 sidetable表中。

Hash表

对象指针，通过Hash函数，计算出的value值（就是sideTables 的index索引）就是，该对象所在hash表的位置。

Hash查找
给定值是对象内存地址，目标值是数组（sideTables ）下的索引。为什么使用hash查找？提高查找效率，避免了遍历的过程。由于存储和访问使用的是同一个Hash函数，所以我们可以通过Key,查找相对应地值，这样就避免了数组的遍历查找的过程。
如图所示：

屏幕快照 2019-09-07 下午6.41.26.png

数据结构（散列表）

1. Spinlock_t 自旋锁

• 忙等的锁：所谓忙等，就是当前锁已被其他的线程获取，当前线程会不断的探测该锁，是否有被释放，如果释放了，自己第一时间去获取这个锁。
• 适用于轻量访问。（引用计数）

2. 信号量：当它获取不到这个锁的时候，它会阻塞休眠，直到锁被释放后，来唤醒当前线程。
3. RefcountMap引用计数表(Hash表)（Hash查找）

引用计数表

• size_t 数据结构如图：

size_t 数据结构

weak_table_t 弱引用计数表(Hash 表)

weak_entry_t 结构体数组：存储的是弱引用指针
（__weak,__block）。

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