探索子线程autorelease对象的释放时机
前言
本文csdn地址：http://blog.csdn.net/game3108/article/details/51147949
今天在给同事讲autorelease对象释放时机：
1.手动添加的autoreleasepool,pool release或者drain的时候释放
MRC下
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init;
// xxxxx
[pool drain];
ARC下
@autoreleasepool {
}
2.runloop循环释放
runloop循环中创建新的autoreleasepool并在循环结束中释放
autorelease原理在黑幕背后的Autorelease有详细的介绍
runloop原理可以参考深入理解RunLoop
但一个子线程，默认是没有runloop的（第一次获得runloop对象时候创建），如果子线程上的autorelease对象何时释放？
猜测
- 子线程执行完任务被释放
测试：一个网上很多很多的例子（自己也写了一遍）
//
// ViewController.m
// Test
//
// Created by game3108 on 16/3/14.
// Copyright © 2016年 game3108. All rights reserved.
//
#import "ViewController.h"
#import "TestObject.h"
@interface ViewController (){
__weak id _testObject;
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
TestObject *testObject = [TestObject instanceWithNumber:10];
_testObject = testObject;
UIButton *test = [[UIButton alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
test.backgroundColor = [UIColor blackColor];
[self.view addSubview:test];
[test addTarget:self action:@selector(testButton) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
}
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated{
[super viewWillAppear:animated];
NSLog(@"viewWillAppear : %@", _testObject);
}
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{
[super viewDidAppear:animated];
NSLog(@"viewDidAppear : %@", _testObject);
}
- (void)testButton{
NSLog(@"testButton : %@", _testObject);
}
//
// TestObject.h
// Test
//
// Created by game3108 on 16/4/5.
// Copyright © 2016年 game3108. All rights reserved.
//
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface TestObject : NSObject
+ (instancetype) instanceWithNumber:(NSInteger)number;
@end
//
// TestObject.m
// Test
//
// Created by game3108 on 16/4/5.
// Copyright © 2016年 game3108. All rights reserved.
//
#import "TestObject.h"
@implementation TestObject{
NSInteger _number;
}
+ (instancetype) instanceWithNumber:(NSInteger)number{
//不加__autoreleasing 会因为arc返回值优化而不是一个autorelease对象，可以去掉试试
__autoreleasing TestObject *object = [[TestObject alloc]init];
object->_number = number;
return object;
}
- (NSString *)description
{
return [NSString stringWithFormat:@"%d", self->_number];
}
-(void)dealloc{
NSLog(@"Test Object dealloc");
}
@end
输出结果也和网上的结果差不多：
2016-04-05 17:10:02.718 Test[978:534893] viewWillAppear : 10
2016-04-05 17:10:59.730 Test[978:534893] Test Object dealloc
2016-04-05 17:10:59.738 Test[978:534893] viewDidAppear : (null)
2016-04-05 17:11:10.564 Test[978:534893] testButton : (null)
给dealloc加一个断点
dealloc断点图
嗯？怎么只有5行。。我当时看这个dealloc堆栈信息内心是有点崩溃的，好像系统调用都被隐藏了。也不知道那里去设置把他完整显示出来，最后捣鼓了半天，也只找到这个：（如果有人知道如何设置，请告诉我一下）
捣鼓出来的dealloc图
总算看到了，AutoreleasePoolPage:pop(void*)一应俱全，也验证了相关文章中的信息：
runloop循环中，呼叫了相应的observer，进行autoreleasepool的创建和释放。
测试一下子线程的autorelease对象释放：
//
// ViewController.m
// Test
//
// Created by game3108 on 16/3/14.
// Copyright © 2016年 game3108. All rights reserved.
//
#import "ViewController.h"
#import "TestObject.h"
@interface ViewController (){
__weak id _testObject;
NSThread *_testThread;
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
_testThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
selector:@selector(testBuild)
object:nil];
[_testThread start];
UIButton *test = [[UIButton alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];
test.backgroundColor = [UIColor blackColor];
[self.view addSubview:test];
[test addTarget:self action:@selector(testButton) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
[self performSelector:@selector(testAlert) onThread:_testThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
- (void)testBuild{
TestObject *testObject = [TestObject instanceWithNumber:10];
_testObject = testObject;
}
- (void)testAlert{
NSLog(@"test alert");
NSLog(@"test alert");
NSLog(@"test alert");
}
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated{
[super viewWillAppear:animated];
NSLog(@"viewWillAppear : %@", _testObject);
}
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated{
[super viewDidAppear:animated];
NSLog(@"viewDidAppear : %@", _testObject);
}
- (void)testButton{
NSLog(@"testButton : %@", _testObject);
}
@end
代码完成，同样的dealloc断点看一下：
dealloc截图
可以看到，当pthread_exit退出时，触发了_pthread_tsd_cleanup，触发AutoreleasePoolPage的tls_dealloc(void*)，然后回收autorelease对象
使用lldb的watchpoint命令，给_testObject = testObject;增加断电，并且在命令行中watchpoint set v _testObject看一下，结果也是和刚才的差不多：
watchpoint截图
那这边基本可以下一个结论：
每一个线程创建的时候就会有一个autorelease pool的创建，并且在线程退出的时候，清空整个autorelease pool。（ps:如果在子线程中设置一个循环，autorelease对象确实无法释放）
总结：
每个线程创建的时候就会创建一个autorelease pool，并且在线程退出的时候，清空autorelease pool。所以子线程的autorelease对象，要么在子线程中设置runloop清楚
我下载了runtime的objc4-680.tar.gz，和libthread的libpthread-138.10.4.tar.gz,试图去理解一下整个过程（原谅我的渣C水平，要买几本书好好学习一下了。）：
NSObject.mm中class AutoreleasePoolPage的代码
找tls_dealloc
void kill()
{
// Not recursive: we don't want to blow out the stack
// if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
AutoreleasePoolPage *page = this;
while (page->child) page = page->child;
AutoreleasePoolPage *deathptr;
do {
deathptr = page;
page = page->parent;
if (page) {
page->unprotect();
page->child = nil;
page->protect();
}
delete deathptr;
} while (deathptr != this);
}
static void tls_dealloc(void *p)
{
// reinstate TLS value while we work
setHotPage((AutoreleasePoolPage *)p);
if (AutoreleasePoolPage *page = coldPage()) {
if (!page->empty()) pop(page->begin()); // pop all of the pools
if (DebugMissingPools || DebugPoolAllocation) {
// pop() killed the pages already
} else {
page->kill(); // free all of the pages
}
}
// clear TLS value so TLS destruction doesn't loop
setHotPage(nil);
}
简单来说就是清空所有page
不停网上找调用点，会找到
NSObject.mm:
static void init()
{
int r __unused = pthread_key_init_np(AutoreleasePoolPage::key,
AutoreleasePoolPage::tls_dealloc);
assert(r == 0);
}
就会调用到pthread的方法，简单来讲就是会构造一个
static struct {
uintptr_t destructor;
} _pthread_keys[_INTERNAL_POSIX_THREAD_KEYS_END];
将destructor方法保存，并且在thread退出的相应的时机调用。因为C水平有限，也只能懂个大概，也就不详细展开了。
2017.2.13更新
我从stackoverflow does NSThread create autoreleasepool automaticly now?看到了一个更不错的答案，翻译一下，写在这里。
这没有被存档，但这个答案显然是：是的。在OS X 10.9+余iOS 7+上。
Objective-c的runtime对你来说是开源的，所以你可以读源代码看如何运行。最新版本的runtime(646，用在OS X 10.10和IOS 8)确实添加了一个pool如果你仔没有pool的情况下运行autorelease。
static __attribute__((noinline))
id *autoreleaseNoPage(id obj)
{
// No pool in place.
assert(!hotPage());
if (obj != POOL_SENTINEL && DebugMissingPools) {
// We are pushing an object with no pool in place,
// and no-pool debugging was requested by environment.
_objc_inform("MISSING POOLS: Object %p of class %s "
"autoreleased with no pool in place - "
"just leaking - break on "
"objc_autoreleaseNoPool() to debug",
(void*)obj, object_getClassName(obj));
objc_autoreleaseNoPool(obj);
return nil;
}
// Install the first page.
AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
setHotPage(page);
// Push an autorelease pool boundary if it wasn't already requested.
if (obj != POOL_SENTINEL) {
page->add(POOL_SENTINEL);
}
// Push the requested object.
return page->add(obj);
}
这个函数的调用时在你第一次压入pool（事实上push的是POOL_SENTIAL），或者你没有pool下autorelease。当第一个pool被压入，它建立autorelease的栈。但当你从code来看，因为DebugMissingPools的环境变量没有设置（不会被设为默认）。当autolrease没有pool下结束了，它同样会建立autorelease栈，然后压入一个pool(压入一个POOL_SENTINEL)
同样的，（如果没有看其他代码，有点难理解，但这个是相关部分）。当thread被销毁（同样线程本地的存储也被销毁），它释放了每一个在autorelease栈中的对象（使用pop(0);）因此它不建立在用户去弹出最后一个pool。
static void tls_dealloc(void *p)
{
// reinstate TLS value while we work
setHotPage((AutoreleasePoolPage *)p);
pop(0);
setHotPage(nil);
}
这个当前版本的runtime(551.1，来自于OS X 10.9与iOS 7)也同样做了这个，所以你可以看NSObject.mm
static __attribute__((noinline))
id *autoreleaseSlow(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page;
page = hotPage();
// The code below assumes some cases are handled by autoreleaseFast()
assert(!page || page->full());
if (!page) {
// No pool. Silently push one.
assert(obj != POOL_SENTINEL);
if (DebugMissingPools) {
_objc_inform("MISSING POOLS: Object %p of class %s "
"autoreleased with no pool in place - "
"just leaking - break on "
"objc_autoreleaseNoPool() to debug",
(void*)obj, object_getClassName(obj));
objc_autoreleaseNoPool(obj);
return nil;
}
push();
page = hotPage();
}
do {
if (page->child) page = page->child;
else page = new AutoreleasePoolPage(page);
} while (page->full());
setHotPage(page);
return page->add(obj);
}
但之前的版本(532.2，来自于OS X 10.8与 iOS 6)没有做。
static __attribute__((noinline))
id *autoreleaseSlow(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page;
page = hotPage();
// The code below assumes some cases are handled by autoreleaseFast()
assert(!page || page->full());
if (!page) {
assert(obj != POOL_SENTINEL);
_objc_inform("Object %p of class %s autoreleased "
"with no pool in place - just leaking - "
"break on objc_autoreleaseNoPool() to debug",
obj, object_getClassName(obj));
objc_autoreleaseNoPool(obj);
return NULL;
}
do {
if (page->child) page = page->child;
else page = new AutoreleasePoolPage(page);
} while (page->full());
setHotPage(page);
return page->add(obj);
}
注意上面的代码为任何pthread执行，不仅仅是NSThread。
基本上，如果你运行在OS X 10.9+或者iOS 7+，不用pool去autorelease在一个线程上不回引起内存泄漏。这个没有被文档记录并且是一个内部的实现细节，因此小心依赖这个因为Apple可能会在之后的系统修改它。然而，我看不到任何他们会移除这个功能的理由，因为这个简单，并且只有益处而没有坏处，除非他们重写autorelease pool的工作或者其他内容。
参考资料
1.黑幕背后的Autorelease
2.autorelease使用注意事项
3.深入理解RunLoop
4.Objective-C Autorelease Pool 的实现原理
5.runtime源代码
6.libpthread
7.does NSThread create autoreleasepool automaticly now?
