一次标签指针（Tagged Pointer）导致的事故
前言
最近遇到一起由objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject引发的Crash事故，特此分享。
正文
问题背景
项目中已经存在某个Catagory，会往一个第三方库的类中挂载一个属性，用下面代码的TestCatagory中ssShowTime属性来表示。
@interface ViewController(TestCategory)
@property (nonatomic, assign) long ssShowTime;
@end
具体的实现是用objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject方法。
@implementation ViewController (TestCategory)
- (void)setSsShowTime:(long)ssShowTime {
NSNumber *number = @(ssShowTime);
objc_setAssociatedObject(self, @selector(ssShowTime), number, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (long)ssShowTime {
NSNumber *number = objc_getAssociatedObject(self, @selector(ssShowTime));
return [number longValue];
}
@end
该方法已经跑了好几个版本，没有出现过任何问题。
后面在此基础上又新增一个挂载属性，我们用ssLocalDesc来表示。
@property (nonatomic, strong) NSString *ssLocalDesc;
- (void)setSsLocalDesc:(NSString *)ssLocalDesc {
objc_setAssociatedObject(self, @selector(ssLocalDesc), ssLocalDesc, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (NSString *)ssLocalDesc {
NSString *ret = objc_getAssociatedObject(self, @selector(ssLocalDesc));
return ret;
}
ssLocalDesc属性会用来存一些描述，比如说用常量，又或者拼接起来的字符串，如下：
self.ssLocalDesc = @"123";
// 或者
int index = 1;
self.ssLocalDesc = [NSString stringWithFormat:@"Tag_%d", index];
一切都正常，直到下面这段代码出现：
self.ssLocalDesc = [NSString stringWithFormat:@"Tag_%d", (int)time(NULL)];
这个赋值语句执行完之后，再访问self.ssLocalDesc属性就会产生Crash！
问题回溯
当问题出现之后，我们来看看是犯了哪些错误，才会导致问题的出现：
ssShowTime 属性虽然是long，但是内部实现的时候还是通过NSNumber类来实现，所以这里不应该使用OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN；
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is made atomically. */
};
这里更合适的做法是使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN或者OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC。
ssLocalDesc属性是字符串，字符串通常使用strong或者copy，那么这里使用OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN本身就是错误的。
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN通常是为了避免循环引用而添加，不会对引用计数产生变化。
问题延伸
当解决完这个问题之后，我们发现crash出现之前，有几个延伸问题：
问题1：为什么ssShowTime这个属性在运行过程中不会Crash？
我们知道Crash是由于OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN不会引用计数加1，导致对象被释放出现野指针的情况。那么我们在number对象挂载之前，看下对象的引用计数。
- (void)setSsShowTime:(long)ssShowTime {
NSNumber *number = @(ssShowTime);
objc_setAssociatedObject(self, @selector(ssShowTime), number, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
结果非常意外，引用计数的值非常大。
(lldb) p CFGetRetainCount(number)
(CFIndex) $0 = 9223372036854775807
如果排除掉引用计数出错的可能，我们可以理解为什么number对象不会被释放。
问题2：为什么ssLocalDesc这个属性在测试不会Crash，而在线上运行会出现Crash？
针对ssLocalDesc属性，我构造了三种情况：
- 情况1，普通常量字符串；
self.ssLocalDesc = @"123";
结果如下图，引用计数也很大；字符串类型为常量字符串， 随着App运行就创建，退出时才销毁。
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情况2，测试时较短的字符串；
int index = 1;
self.ssLocalDesc = [NSString stringWithFormat:@"Tag_%d", index];
结果如下图，引用计数仍很大；字符串类型为TaggedPointerString，这是标签指针类型的字符串，把指针当做字符串对象来使用；
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情况3，上线后较长的字符串；
self.ssLocalDesc = [NSString stringWithFormat:@"Tag_%d", (int)time(NULL)];
结果如下图，引用计数为正常；字符串类型是普通字符串，这是我们最常见的字符串类型。这个类型的字符串，在下面访问ssLocalDesc属性时会发生Crash。
再回到问题1，我们知道NSNumber也使用类似的标签指针（Tagged Pointer）。当数字较小的时候，NSNumber就不是真正的对象，而是一个标签指针，并不会像对象一样走销毁释放的流程。
验证方法：使用一个较大的数字来初始化。比如说设置ssShowTime为NSIntegerMax，此时引用计数恢复正常范围。
相关知识——Tagged Pointer
Tagged pointer：是用于提高性能并减少内存使用的技术。原理是利用内存存储中的内存对齐，对象的地址通常是指针大小的倍数。iOS的设备中大部分都是64位的机器，所以指针通常是以64 位整型存储。
由于内存对齐，指针中会有一些位总会为零。为了高效利用这些空间，iOS把对象指针的最低有效位为1时，认为该指针是 tagged pointer（标签指针）。tagged pointer最低位中的前3位不再被当作isa指针的地址，而是表示一个特殊的tagged class表的索引值；这个索引值用来查找tagged pointer所对应的类，剩余的60位则会被直接使用。
总结
标签指针的具体概念，在附录两篇文章已经描述得很清晰，这里就不再赘述。
这个事故还有很多隐藏因素导致，比如说测试环境与线上环境不一致，比如说上线流程没有按照规范执行，比如说代码规范没有遵守，比如说review流程没有发现问题等等，针对这么多因素，其中有两步是很重要的：
1、保证测试环境和线上环境一致；
2、按照上线流程进行规范操作；
为了能在测试阶段发现问题，还是把测试环境和线上环境调成完全一样的好；
从技术的角度来分析，只要工程设置完全一致，就可以实现客户端的测试环境=线上环境。
