OC底层知识(八) : block

2018-10-02 本文已影响49人 IIronMan

提示：下面会把OC相应的类转化为C++代码,OC代码转C++代码的生成

一、block 知识回顾

block 是一个可以看做是一个代码块，用 ^{}包裹起来的，类似于函数，需要用()小括号调用

block的简单回顾
二、block 的本质是什么？
- block本质上也是一个OC对象，它内部也有个isa指针
- block是封装了函数调用以及函数调用环境的OC对象
- block的底层结构如下图所示
  
  block的底层结构
三、block 的变量捕获（capture）
- 2.1、为了保证block内部能够正常访问外部的变量，block有个变量捕获机制
  
  变量类型能否捕获到block内部访问方式
  
  局部变量 auto 能捕获到 值传递
  
  局部变量 static 能捕获到 指针传递
  
  全局部变量 不能捕获到 直接访问
- 2.2、局部变量的访问
  
  block 的变量捕获
  block 的变量捕获
- 2.3、全局部变量的访问
  
  全局部变量是无法捕获的，也不需要捕获
  可以看到全局变量是无法捕获的
- 2.4、self的的问题
  
  self被捕获，JKName来自于self
  self的捕获问题
  - 提示：self是我们调用函数的时候，传进来的参数，self是局部变量，只要能捕获就是全局变量，反之，全局变量无法捕获。

变量类型	能否捕获到block内部	访问方式
局部变量 auto	能捕获到	值传递
局部变量 static	能捕获到	指针传递
全局部变量	不能捕获到	直接访问

四、block的类型

4.1、block有3种类型，可以通过调用class方法或者isa指针查看具体类型，最终都是继承自NSBlock类型
- NSGlobalBlock （ _NSConcreteGlobalBlock ）
- NSStackBlock （ _NSConcreteStackBlock ）
- NSMallocBlock （ _NSConcreteMallocBlock ）
  block有3种类型的打印
  应用程序的内存分配
  提示：类对象也是存放在堆里面
4.2、block在什么情况下的类型
提示：在测试下面的类型之前请把ARC关掉

ARC关掉
block在什么情况下的类型
block在有无Auto变量的访问

4.3、每一种类型的block调用copy后的结果如下所示(下面的堆栈感觉迷茫的看上面4.1对中对3类Block的存放位置)

Block类型	副本源的配置存储域	复制效果
NSStackBlock	栈	从栈复制到堆
NSGlobalBlock	程序的数据区域	还是原来的类型，什么也没做
NSMallocBlock	堆	引用计数器加1

Block在copy后的打印

 int age = 10;

 void (^block1)(void) = ^{
  
    NSLog(@"age = %d",age);
 };

 void (^block2)(void) = ^{
  
    NSLog(@"Hello");
 };

 NSLog(@" \n\nblock1的类型是 %@ \n\nblock1 在copy后的类型是%@",[block1 class],[[block1  copy] class]);
 NSLog(@" \n\nblock2的类型是%@ \n\nblock2 在copy后的类型是%@",[block2 class],[[block2 copy] class]);
 NSLog(@" block2在两次copy后的类型是 \n%@",[[[block2 copy] copy] class]);
 
 下面是打印的结果
 block1的类型是 __NSStackBlock__ 
 block1 在copy后的类型是__NSMallocBlock__

 block2的类型是__NSGlobalBlock__ 
 block2 在copy后的类型是__NSGlobalBlock__
 block2在两次copy后的类型是 __NSGlobalBlock__

4.4、block的copy
- 4.4.1、在ARC环境下，编译器会根据情况自动将栈上的block复制到堆上，比如以下情况
  - block作为函数返回值时
  - 将block赋值给__strong指针时
  - block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock的方法参数时
  - block作为GCD API的方法参数时（GCD的Block都是被copy过的，会在block方法执行完后才会销毁）
- 4.4.2、MRC下block属性的建议写法
  - @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
- 4.4.3、ARC下block属性的建议写法
  - @property (strong, nonatomic) void (^block)(void);
  - @property (copy, nonatomic) void (^block)(void);
4.5、对象类型的auto变量
- 当block内部访问了对象类型的auto变量时
  - 如果block是在栈上，将不会对auto变量产生强引用
  - 如果block被拷贝到堆上
    - 会调用block内部的copy函数
    - copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
    - _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用
  - 如果block从堆上移除
    - 会调用block内部的dispose函数
    - dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
    - _Block_object_dispose函数会自动释放引用的auto变量（release）
    函数调用时机
    
    copy 函数栈上的Block复制到堆时
    
    dispose 函数堆上的Block被废弃时

函数	调用时机
copy 函数	栈上的Block复制到堆时
dispose 函数	堆上的Block被废弃时

4.6、抛出几个问题，说出下面Person类什么时候释放

第1种情况

Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

__weak Person *weakPerson = person;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

   NSLog(@"age === %d",weakPerson.age);

 });

第2种情况

Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

   NSLog(@"age === %d", person.age);

 });

第3种情况

Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;
__weak Person *weakPerson = person;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

   NSLog(@"age === %d", person.age);
   dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

      NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);

    });
 });

第4种情况

Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;
__weak Person *weakPerson = person;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

   NSLog(@"age === %d", weakPerson.age);
   dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"age === %d",person.age);

    });
 });

五、__block修饰符
- 5.1、__block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题
- 5.2、__block不能修饰全局变量、静态变量（static）
- 5.3、编译器会将__block变量包装成一个对象
- 5.4、看下面auto临时变量在加上 __block后修改age的值
```
__block int age = 10;

void (^block)(void) = ^{

     age = 20;
     NSLog(@"age = %d",age);
};

block();
```
- 5.5、__block 可修改的原理
  
  age加上`__block`后生成下面划线的结构体
  age结构体的类型
  结构体里面的指向
- 5.6、__block的内存管理
  - 5.6.1、当block在栈上时，并不会对__block变量产生强引用
  - 5.6.2、当block被copy到堆时
    - 会调用block内部的copy函数
    - copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
    - _Block_object_assign函数会对__block变量形成强引用（retain）
  - 5.6.3、当block从堆中移除时
    - 会调用block内部的dispose函数
    - dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
    - _Block_object_dispose函数会自动释放引用的__block变量（release）
  - 5.6.4、__block的__forwarding指针
    
    __block的__forwarding指针
  - 5.6.5、对象类型的auto变量、__block变量
    - 当block在栈上时，对它们都不会产生强引用
    - 当block拷贝到堆上时，都会通过copy函数来处理它们
      - __block变量（假设变量名叫做a）
        
        _Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
        
        对象类型的auto变量（假设变量名叫做p）
        
        _Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
    - 当block从堆上移除时，都会通过dispose函数来释放它们
      - __block变量（假设变量名叫做a）
        
        _Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/);
        
        对象类型的auto变量（假设变量名叫做p）
        
        _Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/);
      对象 BLOCK_FIED_IS_OBJECT
      
      __block变量 BLOCK_FIED_IS_BYREF
  - 5.6.6、被__block修饰的对象类型
    - 当__block变量在栈上时，不会对指向的对象产生强引用
    - 当__block变量被copy到堆时
      - 会调用__block变量内部的copy函数
      - copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
      - _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用（注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain）
    - 如果__block变量从堆上移除
      - 会调用__block变量内部的dispose函数
      - dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
      - _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）
六、block 的循环引用问题
- 6.1、先给大家展示一个循环引用(循环引用是大家常说的两个类互相引用)
  
  在看一下Person的.h
```
#import <Foundation/Foundation.h>

typedef void (^JKBlock)(void);

@interface Person : NSObject

@property(nonatomic,assign) int age;
@property(nonatomic,copy) JKBlock block;

@end
```
  可以看到上面图片的黄色文字也提示了存在循环引用的问题，下面分析一下，首先从Person的.h代码里面我们可以看到 person 强引用了block,那我们看看block是怎么是怎么强引用person的，我们生成一份C++代码看看
  
  blcok强指针指向person
- 6.2、block 的循环引用的解决(ARC下解决循环引用的问题) 提示：ARC与MRC的切换看上面4.2
  
  看6.1里面的代码，我们想要是是person强引用Block，可以随时调用block里面person属性的值，而block若引用 pseron就好，那么了可以设置如下的代码改善
```
Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

__weak Person *weakPerson = person;
person.block = ^{

    NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);

};
```
  - (办法一)__weak Person *weakPerson = person; 与 __weak typeof(person) weakPerson = person;一样, typeof是编译器的特性
    
    block若指针指向person
  - (办法二)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person; 与 __unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;
  - (办法三)__block Person *weakPerson = person;必须调用block，如下
```
Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

__block typeof(person) weakPerson = person;
person.block = ^{

     NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);
     weakPerson = nil;
};
person.block();
```
  weakPerson = nil打破循环引用
  - __weak、__unsafe_unretained解决循环引用的区别
    - __weak : 不会产生强引用，指向的对象销毁时，会自动让指针置为nil
    - __unsafe_unretained : 不会产生强引用，不安全，指向的对象销毁时，指针存储的地址值不变
- 6.3、block 的循环引用的解决(MRC下解决循环引用的问题), 提示：ARC与MRC的切换看上面4.2，MRC下是不支持若指针的
  - (办法一)__unsafe_unretained Person *weakPerson = person;
```
Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

__unsafe_unretained typeof(person) weakPerson = person;
person.block = ^{

    NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
};

[person release];
```
  - (办法二)__block Person *weakPerson = person;
```
Person *person = [[Person alloc]init];
person.age = 100;

__block typeof(person) weakPerson = person;
person.block = ^{

    NSLog(@"age ==== %d",weakPerson.age);   
};

[person release];
```
    看5.6.6、上面说的__block 在ARC时会retain，MRC时不会retain，也就是说不会在MRC下不会retain
    
    __block 在MRC下不会retain
    在MRC没有形成强引用
七、block常问的几个面试题
- 7.1、block的原理是怎样的？本质是什么？
  
  答：封装了函数调用以及调用环境的OC对象
- 7.2、__block的作用是什么？有什么使用注意点？
  
  答： __block可以用于解决block内部无法修改auto变量值的问题，__block不能修饰全局变量、静态变量（static），编译器会将__block变量包装成一个对象，注意的地方是：__block的内存管理和在block所形成的结构体的OC对象在ARC时会retain(强引用)，MRC时不会retain(不会强引用)。
- 7.3、block的属性修饰词为什么是copy？使用block有哪些使用注意？
  答：block一旦没有进行copy操作，就不会在堆上（在堆上可以对其进行内存管理）
  使用注意：循环引用问题
- 7.4、block在修改NSMutableArray，需不需要添加__block？
  
  答：不需要，看下面的代码，另外__block能不加就不要加，因为会生成一个复杂的结构体
```
NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc]init];

void (^Block)(void) = ^{

     [array addObject:@"1"];

};

Block();
```

OC底层知识(八) : block

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