前言
在iOS开发中，由于ARC的普遍使用，内存管理的问题好像不那么常见了，但了解Objective-C的内存管理机制依然是非常必要的，今天我们来看看autoreleasepool的一些细节，在ARC时代几乎很少看到autoreleasepool的身影了，唯一常见的应该就是在main函数中了：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
这里可以看到整个 iOS 的应用都是包含在一个自动释放池 block 中的。那么这个autoreleasepool到底是什么呢？接下来我们来一窥究竟。
结构
使用clang -rewrite-objc main.m将main函数所在的文件，转化为C++代码：
int main(int argc, char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
return UIApplicationMain(argc, argv, __null, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("AppDelegate"), sel_registerName("class"))));
}
}
可以看到autoreleasepool其实是类型为__AtAutoreleasePool的结构体，那么它又是什么呢？我们来看看他的定义：
struct __AtAutoreleasePool {
__AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
}
由此，我们可以知道：当使用autoreleasepool时，实际上是：
/* @autoreleasepool */ {
void *atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
...// 自己的代码，接收到 autorelease 消息的对象会被添加到这个 autoreleasepool中
objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
}
它其实是调用了objc_autoreleasePoolPush,这又是什么？怎么越看越多？别急，马上到了，继续吧，打开runtime源码工程，在NSObject.mm文件中我们看到，其实他是：
void *
objc_autoreleasePoolPush(void)
{
return AutoreleasePoolPage::push();
}
最后，再来看看AutoreleasePoolPage:
class AutoreleasePoolPage {
...
magic_t const magic;
id *next;
pthread_t const thread;
AutoreleasePoolPage * const parent;
AutoreleasePoolPage *child;
uint32_t const depth;
uint32_t hiwat;
...
}
终于看到他的结构了，总的来说，其实每一个自动释放池都是由一系列的 AutoreleasePoolPage 组成的，并且每一个 AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节（16 进制 0x1000）根据注释The stack is divided into a doubly-linked list of pages. Pages are added可以知道，他是以双链表的形式存储的，也对应了其结构中的parent和child，接下里我们看看他其他字段：
- magic
magic是magic_t类型的结构体，它用来校验 AutoreleasePoolPage结构的完整性 - *next
指向最新添加的 autoreleased 对象的下一个位置，初始化时指向 begin() - thread
当前线程 - parent
指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil ； - child
指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil ； - depth
代表深度，从 0 开始，往后递增 1； - hiwat
代表 high water mark 。
objc_autoreleasePoolPush()
上面我们看到了objc_autoreleasePoolPush()接下来，看看push的具体操作:
static inline void *push()
{
id *dest;
if (DebugPoolAllocation) {
// Each autorelease pool starts on a new pool page.
dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY);
} else {
dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
}
assert(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY);
return dest;
}
这里有一个debug环境的判断，我们忽略，直接看到autoreleaseFast():
static inline id *autoreleaseFast(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
if (page && !page->full()) {
return page->add(obj);
} else if (page) {
return autoreleaseFullPage(obj, page);
} else {
return autoreleaseNoPage(obj);
}
}
- 当前 page 存在且没有满时:
直接将对象添加到当前 page 中，即 next 指向的位置； - 当前 page 存在且已满时:
创建一个新的 page ，并将对象添加到新创建的 page 中； - 当前 page 不存在时即还没有 page 时:
创建第一个 page ，并将对象添加到新创建的 page 中。
每调用一次 push 操作就会创建一个新的 autoreleasepool ，即往 AutoreleasePoolPage 中插入一个POOL_BOUNDARY，并且返回插入的 POOL_BOUNDARY的内存地址。
从定义
# define POOL_BOUNDARY nil可知：这里的POOL_BOUNDARY其实就是nil的别名
autorelease
接下来我们看看autorelease的实现，追溯源码发现它的函数调用栈很深，依次为：
-(id) autorelease_objc_rootAutorelease(id obj)objc_object::rootAutorelease()objc_object::rootAutorelease2()static inline id autorelease(id obj)static inline id *autoreleaseFast(id obj)
它以obj为参数，通过层层调用，最终还是调用到了autoreleaseFast方法，
也就是说：它和 push 操作的实现基本一致，只是不过 push 操作插入的是一个 POOL_BOUNDARY ，而 autorelease 操作插入的是一个具体的 autoreleased 对象。
objc_autoreleasePoolPop()
他其实是调用了：
objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
{
AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}
pop调用到了releaseUntil里面有这样的操作：
while (this->next != stop) {
// Restart from hotPage() every time, in case -release
// autoreleased more objects
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
// fixme I think this `while` can be `if`, but I can't prove it
while (page->empty()) {
page = page->parent;
setHotPage(page);
}
page->unprotect();
id obj = *--page->next;
memset((void*)page->next, SCRIBBLE, sizeof(*page->next));
page->protect();
if (obj != POOL_BOUNDARY) {
objc_release(obj);
}
}
pop可以说是：以上面说到的POOL_BOUNDARY的内存地址为入参，根据传入的POOL_BOUNDARY，找到这个push所在的位置，对之前入栈的每个antorealse对象都发送一次- release消息，并移动next指针，当指针的地址移动到POOL_BOUNDARY的位置时，这个自动释放池内的对象释放完毕。
应用
- 当使用循环时，使用@autoreleasePool能降低内存峰值（详见《Effective Objective-C 2.0》第34条）
- 遍历时尽量使用系统的enumerateObjectsUsingBlock，因为其内部有自动释放池，而for活着for-in没有
总结
- 自动释放池是由 AutoreleasePoolPage 以双向链表的方式实现的。
- 调用AutoreleasePoolPage::push向栈插入一个nil作为标记，并返回这个地址。
- 当对象调用 autorelease 方法时，会将对象加入 AutoreleasePoolPage 的栈中（由于后加，所以他们一定在nil所在位置之上）。
- 调用 AutoreleasePoolPage::pop 方法，传递push函数得到的地址，依次向栈中的对象发送 release 消息，并下移指针，直到push的nil所在位置，即完成了自动释放。
参考资料：
NSAutoreleasePool
黑幕背后的Autorelease
Objective-C Autorelease Pool 的实现原理
