我正在参与「启航计划」

首要学习强引证、弱引证、循环引证的解决，重点在于强引证和弱引证的底层结构

首要内容：

强引证

弱引证

1. 强引证

经过一个目标的创立，在源码中检查引证计数

1.1 创立

代码：

class  WYTeacher {
    var age: Int = 18
    var name: String = " WY"
}
var t =  WYTeacher()
var t1 = t
var t2 = t

检查：

阐明：

直接将目标赋值给一个变量，便是强引证
能够检查此时的refCounts的值

1.2 refCounts的知道

经过在底层源码中查找HeapObject来检查目标引证的计数。引证计数refCounts特点其本质是RefCountsInt类型，包含unit32_t Type和int32_t SignedType

1.2.1. HeapObject

代码：

structHeapObject{
HeapMetadataconst*metadata;
SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS;
...
}

#defineSWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS\
InlineRefCountsrefCounts

阐明：

目标在底层是HeapObject
所以在源码中检查HeapObject，发现引证是SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS
经过SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS的界说能够看到是refCounts的类型是InlineRefCounts

1.2.2. InlineRefCounts

代码：

typedefRefCounts<InlineRefCountBits>InlineRefCounts;

template<typenameRefCountBits>
classRefCounts{
std::atomic<RefCountBits>refCounts;
...
}

阐明：

检查InlineRefCounts，发现它是RefCounts的别号
而RefCounts的成员是refCounts，它是由RefCountBits决定的
因而是InlineRefCounts经过InlineRefCountBits来决定里面的值

1.2.3. InlineRefCountBits

代码：

typedef RefCountBitsT<RefCountIsInline> InlineRefCountBits;

阐明：

持续查找InlineRefCountBits;，发现它是RefCountBitsT的别号

1.2.4. RefCountBitsT

代码：

template<RefCountInlinednessrefcountIsInline>
classRefCountBitsT{
...
typedeftypenameRefCountBitsInt<refcountIsInline,sizeof(void*)>::Type
BitsType;
...
BitsTypebits;
...
}

template<>
structRefCountBitsInt<RefCountNotInline,4>{
//类型
typedefuint64_tType;
typedefint64_tSignedType;
};

阐明：

能够看到有一个bits特点，这个特点便是Bits
bits其实质是将RefCountBitsInt中的type特点取了一个别号
所以bits的真实类型是uint64_t即64位整型的数组，包含Type和SignedType两个成员

能够看出refCounts中其实包含有Bits成员，而这个成员是64位整型的数组。

1.3 refCounts的赋值探究

经过探究swift_allocObject，来检查引证特点的的赋值进程

1.3.1. swift_allocObject

代码：

staticHeapObject*_swift_allocObject_(HeapMetadataconst*metadata,
size_trequiredSize,
size_trequiredAlignmentMask){
...
new(object)HeapObject(metadata);
...
}

<!--结构函数-->
constexprHeapObject(HeapMetadataconst*newMetadata)
:metadata(newMetadata)
,refCounts(InlineRefCounts::Initialized)
{}

阐明：

经过swift_allocObject办法来结构目标，因而在这儿会进行目标中引证特点的赋值
能够看到是经过refCounts来给引证计数赋值的,传入的参数是Initialized

1.3.2. Initialized

代码：

enumInitialized_t{Initialized};

//对应的RefCounts办法
//Refcountofanewobjectis1.
constexprRefCounts(Initialized_t)
:refCounts(RefCountBits(0,1)){}

阐明：

进入Initialized界说，是一个枚举
其对应的refCounts办法中，看出真实干事的是RefCountBits

1.3.3. RefCountBits

代码：

template<typenameRefCountBits>
classRefCounts{
std::atomic<RefCountBits>refCounts;
...
}

阐明：

进入RefCountBits界说，也是一个模板界说

1.3.4. RefCountBitsT

代码：

LLVM_ATTRIBUTE_ALWAYS_INLINE
constexpr
RefCountBitsT(uint32_tstrongExtraCount,uint32_tunownedCount)
:bits((BitsType(strongExtraCount)<<Offsets::StrongExtraRefCountShift)|
(BitsType(1)<<Offsets::PureSwiftDeallocShift)|
(BitsType(unownedCount)<<Offsets::UnownedRefCountShift))
{}

阐明：

这儿便是真实的初始化地方
实际上是做了一个位域操作

1.4 RefCountsBit结构

经过上文的查找，能够得到RefCountsBit结构

阐明：

isImmortal（0）
UnownedRefCount（1-31）：unowned的引证计数
isDeinitingMask（32）：是否进行释放操作
StrongExtraRefCount（33-62）：强引证计数
UseSlowRC（63）

1.5 剖析SIL代码

1.5.1. 创立目标，第一次变量赋值

代码:

class  WYTeacher {
    var age: Int = 18
    var name: String = " WY"
}
var t = WYTeacher()
var t1 = t

SIL文件：

阐明：

先创立一个全局的实例变量
之后创立目标
将目标赋值给全局变量

1.5.2. 第二次变量赋值

SIL文件：

阐明：

先创立t1的变量
之后经过%3拿到目标
经过copy_addr将拿到的目标赋值给t1
1. %new = load $*LGTeacher（拿到这个目标）
2. strong_retain %new（给这个目标引证计数加一）
3. store %new to %9（将这个目标赋给t1）
copy_addr最首要的便是对这个目标做了一下strong_ratain。之后再进行赋值操作

1.5.3. swift_retain的知道

strong_retain对应的便是 swift_retain，其内部是一个宏界说，内部是_swift_retain_，其实现是对object的引证计数作+1操作。

SIL文件：

//内部是一个宏界说
HeapObject*swift::swift_retain(HeapObject*object){
CALL_IMPL(swift_retain,(object));
}

//本质调用的便是_swift_retain_
staticHeapObject*_swift_retain_(HeapObject*object){
SWIFT_RT_TRACK_INVOCATION(object,swift_retain);
if(isValidPointerForNativeRetain(object))
object->refCounts.increment(1);
returnobject;
}

voidincrement(uint32_tinc=1){
autooldbits=refCounts.load(SWIFT_MEMORY_ORDER_CONSUME);

//constantpropagationwillremovethisinswift_retain,itshouldonly
//bepresentinswift_retain_n
if(inc!=1&&oldbits.isImmortal(true)){
return;
}
//64位bits
RefCountBitsnewbits;
do{
newbits=oldbits;
boolfast=newbits.incrementStrongExtraRefCount(inc);
if(SWIFT_UNLIKELY(!fast)){
if(oldbits.isImmortal(false))
return;
returnincrementSlow(oldbits,inc);
}
}while(!refCounts.compare_exchange_weak(oldbits,newbits,
std::memory_order_relaxed));
}

阐明：

经过refCounts.increment(1);进行引证计数+1
在increment办法中是经过incrementStrongExtraRefCount来实现计数的

1.5.4. incrementStrongExtraRefCount

SIL文件：

LLVM_NODISCARDLLVM_ATTRIBUTE_ALWAYS_INLINE
boolincrementStrongExtraRefCount(uint32_tinc){
//ThisdeliberatelyoverflowsintotheUseSlowRCfield.
//对inc做强制类型转换为BitsType
//其间BitsType(inc)<<Offsets::StrongExtraRefCountShift等价于1<<33位，16进制为0x200000000
//这儿的bits+=0x200000000，将对应的33-63转换为10进制，为
bits+=BitsType(inc)<<Offsets::StrongExtraRefCountShift;
return(SignedBitsType(bits)>=0);
}

阐明：

经过位域进行偏移
咱们知道refCounts中的62-33位是strongCount，这儿的位域意图便是将引证计数加在这儿
每次的添加为1左移33位
- 也便是每次添加0x200000000
- 也便是BitsType(inc) << Offsets::StrongExtraRefCountShift

1.6 引证计数的核算

由于refCounts中的62-33位是strongCount，所以每次引证计数+1，都要加上0x200000000。BitsType(inc) << Offsets::StrongExtraRefCountShift就代表1<<33位。

核算：

只要t时的refCounts是 0x0000000200000003
t + t1时的refCounts是 0x0000000400000003 = 0x0000000200000003 + 0x200000000
t + t1 + t2 时的refCounts是 0x0000000600000003 = 0x0000000400000003 + 0x200000000

运转检查：

阐明：

能够看到swift中创立实例目标时默认为1
能够经过CFGetRetainCount查到一个目标的引证计数

1.7 总结

swift中创立实例目标时默认为1
强引证计数存储在refCounts中的62-33位，因而每次引证计数+1，都要加上0x200000000

2. 弱引证

首要知道弱引证的运用、以及散列表的存储结构。散列表不只存储了弱引证，还有强引证和无主引证，假如有弱引证，在refCounts中直接运用散列表的地址

2.1 弱引证的运用

代码：

class WYTeacher {
    var age: Int = 18
    var name: String = "WY"
    var stu: WYStudent?
}
class WYStudent {
    var age = 20
    var teacher: WYTeacher?
}
func test(){
    var t = WYTeacher()
    weak var t1 = t
}

阐明：

给变量t赋值给弱引证t1
弱引证声明的变量是一个可选值，由于在程序运转进程中是答应将当时变量设置为nil的

2.2 debug检查底层办法

检查引证计数变化：

在t1处加断点，检查汇编：

阐明：

能够看到在底层是运用swift_weakInit来设置弱引证的
refCounts处存储的是一个地址

2.3 底层源码探究

2.3.1. swift_weakInit

代码：

WeakReference*swift::swift_weakInit(WeakReference*ref,HeapObject*value){
ref->nativeInit(value);
returnref;
}

阐明：

检查swift_weakInit，能够看到系统本身提供了一个WeakReference类，用来进行引证计数的创立
这个ref目标调用nativeInit，传入目标，就能够创立弱引证了

2.3.2. nativeInit

代码：

voidnativeInit(HeapObject*object){
    autoside=object?object->refCounts.formWeakReference():nullptr;
    nativeValue.store(WeakReferenceBits(side),std::memory_order_relaxed);
}

阐明：

在办法中，经过目标的refCounts特点的formWeakReference()办法来具体实现
这个在目标底层结构中能够知道有这个办法

2.3.3. formWeakReference

代码：

template<>
HeapObjectSideTableEntry*RefCounts<InlineRefCountBits>::formWeakReference()
{
//创立sideTable
autoside=allocateSideTable(true);
if(side)
//假如创立成功，则添加弱引证
returnside->incrementWeak();
else
returnnullptr;
}

阐明：

创立散列表
经过incrementWeak()给散列表添加弱引证

2.3.4. allocateSideTable

代码：

template<>
HeapObjectSideTableEntry*RefCounts<InlineRefCountBits>::allocateSideTable(boolfailIfDeiniting)
{
//1、先拿到原本的引证计数
autooldbits=refCounts.load(SWIFT_MEMORY_ORDER_CONSUME);

//Preflightfailuresbeforeallocatinganewsidetable.
if(oldbits.hasSideTable()){
//Alreadyhaveasidetable.Returnit.
returnoldbits.getSideTable();
}
elseif(failIfDeiniting&&oldbits.getIsDeiniting()){
//Alreadypastthestartofdeinit.Donothing.
returnnullptr;
}
//Preflightpassed.Allocateasidetable.

//FIXME:customsidetableallocator
//2、创立sideTable
HeapObjectSideTableEntry*side=newHeapObjectSideTableEntry(getHeapObject());
//3、将创立的地址给到InlineRefCountBits
autonewbits=InlineRefCountBits(side);

do{
if(oldbits.hasSideTable()){
//Alreadyhaveasidetable.Returnitanddeleteours.
//Readbeforedeletetostreamlinebarriers.
autoresult=oldbits.getSideTable();
deleteside;
returnresult;
}
elseif(failIfDeiniting&&oldbits.getIsDeiniting()){
//Alreadypastthestartofdeinit.Donothing.
returnnullptr;
}

side->initRefCounts(oldbits);

}while(!refCounts.compare_exchange_weak(oldbits,newbits,
std::memory_order_release,
std::memory_order_relaxed));
returnside;
}

阐明：

经过allocateSideTable构建散列表
1. 先拿到原本的引证计数
- 散列表也需要存储强引证的引证计数
- 假如这个bits原本就有散列表了，就直接运用原有的散列表
1. 创立散列表
- 这个散列表仅仅针对当时目标的
1. 经过InlineRefCountBits将散列表的地址赋给值newBits
- 因而假如有弱引证，那么引证计数中存储的便是散列表地址

2.3.5. 检查弱引证的RefCountBitsT的创立进程

代码：

阐明：

传入的参数是HeapObjectSideTableEntry的办法，便是用来构建散列表的Bits
将散列表地址经过偏移操作存储到RefCountBits内存中
在这儿能够看到，除去63、62位，剩余的地方用来存储了散列表地址

2.3.6. HeapObjectSideTableEntry

代码：

阐明：

检查散列表的结构
包含object和refCounts
其实能够看做分别将目标和引证计数作为键和值
这儿的引证计数表便是散列表

2.3.7. SideTableRefCountBits

代码：

阐明：

承继自RefCountBitsT
只要一个特点weakBits，是弱引证特点
在RefCountBitsT中还有一个特点，64位用来记载原有的强引证计数。

2.4 验证

代码：

核算进程：

阐明：

散列表地址 = refCounts 铲除63、62位 + 左移三位
上面咱们拿到了弱引证后的地址0xc000000020261de6
将62、63清零，变成0x20261DE6
然后左移3位变成0x10130EF30，这个便是散列表地址
检查散列表内容
1. 包含两个内容，一个是目标，所以会打印目标的地址
2. 一个是引证表，引证表包含强引证计数和弱引证计数

2.5 总结

当给一个目标添加弱引证后，会创立一个散列表用来存储弱引证和强引证
并且将散列表的地址存储到bits中
因而关于HeapObject有两种refCounts方法
- 没有弱引证
  - 没有弱引证，只要强引证和无主引证
  - strongCount + unonwnedCount
- 有弱引证
  - 假如有弱引证，那么存储的是一个散列表地址
  - 而散列表中存储的是object和散列表信息
  - 散列表信息又包含了weakBits
  - 一起又由于承继RefCountBitsT，所以依然会包含强引证和无主引证。

Swift底层探索（六）Swift内存管理的源码分析

1. 强引证

1.1 创立

1.2 refCounts的知道

1.2.1. HeapObject

1.2.2. InlineRefCounts

1.2.3. InlineRefCountBits

1.2.4. RefCountBitsT

1.3 refCounts的赋值探究

1.3.1. swift_allocObject

1.3.2. Initialized

1.3.3. RefCountBits

1.3.4. RefCountBitsT

1.4 RefCountsBit结构

1.5 剖析SIL代码

1.5.1. 创立目标，第一次变量赋值

1.5.2. 第二次变量赋值

1.5.3. swift_retain的知道

1.5.4. incrementStrongExtraRefCount

1.6 引证计数的核算

1.7 总结

2. 弱引证

2.1 弱引证的运用

2.2 debug检查底层办法

2.3 底层源码探究

2.3.1. swift_weakInit

2.3.2. nativeInit

2.3.3. formWeakReference

2.3.4. allocateSideTable

2.3.5. 检查弱引证的RefCountBitsT的创立进程

2.3.6. HeapObjectSideTableEntry

2.3.7. SideTableRefCountBits

2.4 验证

2.5 总结

作者信息

Swift底层探索（六）Swift内存管理的源码分析

1. 强引证

1.1 创立

1.2 refCounts的知道

1.2.1. HeapObject

1.2.2. InlineRefCounts

1.2.3. InlineRefCountBits

1.2.4. RefCountBitsT

1.3 refCounts的赋值探究

1.3.1. swift_allocObject

1.3.2. Initialized

1.3.3. RefCountBits

1.3.4. RefCountBitsT

1.4 RefCountsBit结构

1.5 剖析SIL代码

1.5.1. 创立目标，第一次变量赋值

1.5.2. 第二次变量赋值

1.5.3. swift_retain的知道

1.5.4. incrementStrongExtraRefCount

1.6 引证计数的核算

1.7 总结

2. 弱引证

2.1 弱引证的运用

2.2 debug检查底层办法

2.3 底层源码探究

2.3.1. swift_weakInit

2.3.2. nativeInit

2.3.3. formWeakReference

2.3.4. allocateSideTable

2.3.5. 检查弱引证的RefCountBitsT的创立进程

2.3.6. HeapObjectSideTableEntry

2.3.7. SideTableRefCountBits

2.4 验证

2.5 总结

相关文章

AndroidQ兼容性适配指南

【老司机精选】为你的 App 减少网络延迟

太懒了，所以用小爱开楼下的门禁

Atom 文本编辑器停止更新，进入只读模式

作者信息