iOS 底层解析weak的实现原理

参考地址---------：http://www.cocoachina.com/ios/20170328/18962.html

weak 实现原理的概括

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表其实是一个hash（哈希）表，Key是所指对象的地址，Value是weak指针的地址（这个地址的值是所指对象的地址）数组。

weak 的实现原理可以概括一下三步：

1、初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。

2、添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。

3、释放时，调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先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。

下面将开始详细介绍每一步：

1、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。

示例代码：

{

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

id __weak obj1 = obj;

}

当我们初始化一个weak变量时，runtime会调用 NSObject.mm 中的objc_initWeak函数。这个函数在Clang中的声明如下：

1	`id objc_initWeak(id *object, id value);`

而对于 objc_initWeak() 方法的实现

id objc_initWeak(id *location, id newObj) {

// 查看对象实例是否有效

// 无效对象直接导致指针释放

if (!newObj) {

*location = nil;

return nil;

}

// 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 storeWeakfalse/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>

(location, (objc_object*)newObj);

}

可以看出，这个函数仅仅是一个深层函数的调用入口，而一般的入口函数中，都会做一些简单的判断（例如 objc_msgSend 中的缓存判断），这里判断了其指针指向的类对象是否有效，无效直接释放，不再往深层调用函数。否则，object将被注册为一个指向value的__weak对象。而这事应该是objc_storeWeak函数干的。

objc_initWeak、objc_storeWeak 大致做了如下图相关操作，更新维护两张表，还需要加锁保证多线程一致性，更新新旧哈希表。

iOS 底层解析weak的实现原理

2、释放时，调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先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。

当weak引用指向的对象被释放时，又是如何去处理weak指针的呢？当释放对象时，其基本流程如下：

1、调用objc_release

2、因为对象的引用计数为0，所以执行dealloc

3、在dealloc中，调用了_objc_rootDealloc函数

4、在_objc_rootDealloc中，调用了object_dispose函数

5、调用objc_destructInstance

6、最后调用objc_clear_deallocating

重点看对象被释放时调用的objc_clear_deallocating函数。该函数实现如下：

void objc_clear_deallocating(id obj)

{

assert(obj);

assert(!UseGC);

if (obj->isTaggedPointer()) return;

obj->clearDeallocating();

}

也就是调用了clearDeallocating，继续追踪可以发现，它最终是使用了迭代器来取weak表的value，然后调用weak_clear_no_lock,然后查找对应的value，将该weak指针置空，weak_clear_no_lock函数的实现如下：

/**

* Called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the

* provided object so that they can no longer be used.

*

* @param weak_table

* @param referent The object being deallocated.

*/

void weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id)

{

objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;

weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);

if (entry == nil) {

/// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc

//printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);

return;

}

// zero out references

weak_referrer_t *referrers;

size_t count;

if (entry->out_of_line) {

referrers = entry->referrers;

count = TABLE_SIZE(entry);

}

else {

referrers = entry->inline_referrers;

count = WEAK_INLINE_COUNT;

}

for (size_t i = 0; i < count; ++i) {

objc_object **referrer = referrers[i];

if (referrer) {

if (*referrer == referent) {

*referrer = nil;

}

else if (*referrer) {

_objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "

"This is probably incorrect use of "

"objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "

"Break on objc_weak_error to debug.\n",

referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);

objc_weak_error();

}

weak_entry_remove(weak_table, entry);

}

objc_clear_deallocating该函数的动作如下：

1、从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录

2、将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址，赋值为nil

3、将weak表中该记录删除

4、从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

看了objc-weak.mm的源码就明白了：其实Weak表是一个hash（哈希）表，然后里面的key是指向对象的地址，Value是Weak指针的地址的数组。

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