weak实现原理
2018-05-01 本文已影响25人
Gintok
概括
runtime维护了一个weak表，用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表是一个hash表，key是指向对象的地址，Value是Weak指针的地址的数组，如下图所示，key是0xffff，value数组中的某一项是0x1007
weak
所用方法
- objc_initWeak(id *location, id newObj)
- objc_storeWeak(id *location, id newObj)
- objc_destroyWeak(id *location)
其中init和destroy都会调用storeWeak，只不过传递的参数不同。总体说来，通过initWeak函数初始化“weak修饰的属性（location）”，weak修饰的属性所指对象（newObj）销毁后通过destoryWeak函数释放该变量（location）。
objc_initWeak函数
初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，objc_initWeak函数会初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
id __weak obj1 = obj;
我们初始化一个weak变量时，runtime会调用NSObject.mm中的objc_initWeak函数，这个函数在源码中声明如下：
id _Nullable objc_initWeak(id _Nullable * _Nonnull location, id _Nullable val)
具体实现代码为：
id objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
//如果新创建的对象无效，则直接返回nil
if (!newObj) {
*location = nil;
return nil;
}
//新建对象有效，则调用storeWeak方法进行后续操作--添加引用
return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
(location, (objc_object*)newObj);
}
综上所述：在将“附有weak修饰符的变量（location）”初始化为0（nil）后，会将“赋值对象”（obj）作为参数，调用objc_storeWeak函数。
也就是说，weak 修饰的指针默认值是 nil （在Objective-C中向nil发送消息是安全的）
objc_destroyWeak函数
当weak属性所指向对象（newObj）被销毁后，obj_destroyWeak函数将0（nil）作为参数，调用objc_storeWeak函数。
objc_storeWeak(&location, 0);
objc_storeWeak函数的第二个参数（newObj）如果为0（nil），那么把weak修饰的属性（location）的地址从weak表中删除。
objc_storeWeak函数
weak实现原理的核心就是objc_storeWeak函数，函数实现如下：
id objc_storeWeak(id *location, id newObj)
{
// 这里传递了三个 bool 数值
// 使用 template 进行常量参数传递是为了优化性能
return storeWeak<DoHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
(location, (objc_object *)newObj);
}
看起来真正起作用的函数是storeWeak，
// HaveOld: true - 变量有值
// false - 需要被及时清理，当前值可能为 nil
// HaveNew: true - 需要被分配的新值，当前值可能为 nil
// false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 说明 newObj 已经释放或者 newObj 不支持弱引用，该过程需要暂停
// false - 用 nil 替代存储
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
// 该过程用来更新弱引用指针的指向
// 初始化 previouslyInitializedClass 指针
Class previouslyInitializedClass = nil;
id oldObj;
// 声明两个 SideTable
// ① 新旧散列创建
SideTable *oldTable;
SideTable *newTable;
// 获得新值和旧值的锁存位置（用地址作为唯一标示）
// 通过地址来建立索引标志，防止桶重复
// 下面指向的操作会改变旧值
retry:
if (HaveOld) {
// 更改指针，获得以 oldObj 为索引所存储的值地址
oldObj = *location;
oldTable = &SideTables()[oldObj];
} else {
oldTable = nil;
}
if (HaveNew) {
// 更改新值指针，获得以 newObj 为索引所存储的值地址
newTable = &SideTables()[newObj];
} else {
newTable = nil;
}
// 加锁操作，防止多线程中竞争冲突
SideTable::lockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 避免线程冲突重处理
// location 应该与 oldObj 保持一致，如果不同，说明当前的 location 已经处理过 oldObj 可是又被其他线程所修改
if (HaveOld && *location != oldObj) {
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
goto retry;
}
// 防止弱引用间死锁
// 并且通过 +initialize 初始化构造器保证所有弱引用的 isa 非空指向
if (HaveNew && newObj) {
// 获得新对象的 isa 指针
Class cls = newObj->getIsa();
// 判断 isa 非空且已经初始化
if (cls != previouslyInitializedClass &&
!((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
// 解锁
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 对其 isa 指针进行初始化
_class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
// 如果该类已经完成执行 +initialize 方法是最理想情况
// 如果该类 +initialize 在线程中
// 例如 +initialize 正在调用 storeWeak 方法
// 需要手动对其增加保护策略，并设置 previouslyInitializedClass 指针进行标记
previouslyInitializedClass = cls;
// 重新尝试
goto retry;
}
}
// ② 清除旧值
if (HaveOld) {
weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
}
// ③ 分配新值
if (HaveNew) {
newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
(id)newObj, location,
CrashIfDeallocating);
// 如果弱引用被释放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
// 在引用计数表中设置若引用标记位
if (newObj && !newObj->isTaggedPointer()) {
// 弱引用位初始化操作
// 引用计数那张散列表的weak引用对象的引用计数中标识为weak引用
newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
}
// 之前不要设置 location 对象，这里需要更改指针指向
*location = (id)newObj;
}
else {
// 没有新值，则无需更改
}
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
return (id)newObj;
}
- 如果是在objc_initWeak函数中调用objc_storeWeak函数，则其作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
- 如果是在objc_destroyWeak函数中调用objc_storeWeak函数，则其作用是在对象被释放的时候，根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。
