詳解獲取weak對象的過程

答案

這裏假設，此對象不是TaggedPointer對象，除了一些必要的判斷外，在ARC中，獲取weak指針時，會調用objc_loadWeakRetained，此方法最終會調用objc_object::rootRetain，對該對象的引用計數器加1，而後在此條語句的下面插入一條release語句，對引用計數器減1，在MRC中，會調用objc_autorelease(objc_loadWeakRetained(location));，利用objc_autorelease對引用計數器減1.

爲何我會有這個疑問？

最近複習了OC內存管理的相關知識，在查閱相關知識時，看到了這篇文章weak指針的線程安全和自動置nil的深度探討，做者提出了一個下面這個比較有意思的問題？

weak指針會自動置爲nil的緣由就是在一個對象的delloc中會去弱引用表裏面查找所存儲weak指針的數組，而後去遍歷置爲nil。相信這個結論家都比較認同。可是，若是一個類重寫delloc方法，且設置爲MRC並不調用super delloc。也就是說這個類一定不能順利的完成delloc，並不能把指針置爲nil，可是當獲取weak指針的時候，weak指針卻神奇地爲nil。難道以前的結論是錯誤的？

對於這個問題，做者給出的答案是：獲取weak的指向爲nil，其真是的弱引用表可能沒有清空，或者正在被清空，但咱們取值weak指針地值是nil，始做俑者是objc_loadWeakRetained方法。會直接返回nil給咱們使用，其真正的弱指針仍是存在的，仍是指向該對象的。在runtime源碼裏面追蹤retainWeakReference地實現，最終來的了objc_object::rootRetain函數，猜測：應該是isa指針的是否正在被delloc的位域起了做用。若是一個對象被標記爲正在被delloc，那麼獲取其weak指針會被直接返回nil。與其weak指針的真身無關。

網上分析objc_loadWeakRetained源碼的文章比較多，這裏只貼出來，就不分析了，

id objc_loadWeakRetained(id *location) {
    id obj;id result;Class cls;
    SideTable *table;
 retry:
    obj = *location;
    if (!obj) return nil;
    if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
    table = &SideTables()[obj];
    table->lock();
    if (*location != obj) {
        table->unlock();
        goto retry;
    }
    result = obj;
    cls = obj->ISA();
    if (!cls->hasCustomRR()) {
        if (! obj->rootTryRetain()) {
            result = nil;
        }
    }
    else {
        if (cls->isInitialized() || _thisThreadIsInitializingClass(cls)) {
            BOOL (*tryRetain)(id, SEL) = (BOOL(*)(id, SEL))
                class_getMethodImplementation(cls, SEL_retainWeakReference);
            if ((IMP)tryRetain == _objc_msgForward) {
                result = nil;
            }
            else if (! (*tryRetain)(obj, SEL_retainWeakReference)) {
                result = nil;
            }
        }
        else {
            table->unlock();
            _class_initialize(cls);
            goto retry;
        }
    }
    table->unlock();
    return result;
}
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對於做者的答案我是認同的，不過我認爲做者那麼說不全面，我認爲的流程是這樣的

1. 獲取weak指針時，會調用objc_loadWeakRetained
2. 判斷weak指向的對象是不是isTaggedPointer，如果：直接返回該對象
3. 判斷ISA->hasCustomRR()，我與做者的分歧就在着，此比特位會在該類或父類重寫下列方法時retain/release/autorelease/retainCount/_tryRetain/_isDeallocating/retainWeakReference/allowsWeakReference返回true，通常狀況咱們都不會重寫這些方法，所以會返回false,取反就爲true
4. 那麼下一步就會執行if (! obj->rootTryRetain()) { result = nil; }，嘗試對該對象進行retain
5. 若retain成功則返回該對象
6. 若retain失敗，則會返回nil，

obj->rootTryRetain()，這個方法最終會調用objc_object::rootRetain(bool tryRetain, bool handleOverflow),而且參數爲true，false，在這個函數裏有一下判斷：當tryRetain爲true，而且對象爲被標記爲deallocating時，會返回nil

if (slowpath(tryRetain && newisa.deallocating)) {
    ClearExclusive(&isa.bits);
    if (!tryRetain && sideTableLocked) sidetable_unlock();
    return nil;
}
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固然做者的那個答案也沒有錯，是由於做者重寫了retainWeakReference方法，讓hasCustomRR爲true，會走下面的else，而且做者把retainWeakReference直接返回了YES，那麼最終會返回該對象。只是該對象被標記爲deallocating，並無真正的被釋放。

這個時候我又產生了一個新的疑問，既然獲取weak修飾的對象，會調用objc_loadWeakRetained方法，而此方法最終又會調用rootRetain對該對象的引用計數器加1，那麼何時對該對象的引用計數器減1的呢？

建立一個可調試的objc-runtime的工程，在rootRetain方法中添加打印語句printf("rootRetain\n");,在rootRelease方法中添加打印語句printf("rootRelease\n");，而後測試下面代碼

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, assign)NSInteger age;
@end
@implementation Person
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        __weak Person *weakPerson1;
        Person *obj = [[Person alloc]init];
        weakPerson1 = obj;
        weakPerson1.age = 18;
        printf("第一次retain-release\n");
        weakPerson1.age = 18;
        printf("第二次retain-release\n");
        weakPerson1.age = 18;
        printf("第三次retain-release\n");
        weakPerson1.age = 18;
        printf("第四次retain-release\n4");
        NSLog(@"hello world");
    }
    return 0;
}
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打印結果以下

針對結果，每次操做weak指向的對象都會對該對象進行一次retain和release，retain是在 objc_loadWeakRetained中通過層層調用 rootRetain方法添加的，那release如何調用的呢？

這時候分爲2種狀況：

1. 在ARC中編譯器會在weak對象操做的下面插入一條release語句，weakPerson1.age = 18;至關於weakPerson1.age = 18;object_release(obj)
2. 在MRC中，獲取weak指向的對象時，並不會直接調用objc_loadWeakRetained，而是會調用objc_loadWeak，此方法的實現以下：利用自動釋放池，對retain的對象進行release操做

id objc_loadWeak(id *location) {
    if (!*location) return nil;
    return objc_autorelease(objc_loadWeakRetained(location));
}
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關於weak的另外一個問題

在提出問題以前，你首先要了解weak_table_t和weak_entry_t以及weak的基本原理。咱們知道weak_entry_t是一個存放着某個對象全部的弱引用列表，是一個類數組對象。那麼下面2種狀況，weak_entry_t的長度分別是多少？ 第一種狀況：

__weak Person *weakPerson1;
    @autoreleasepool {
        Person *obj = [[Person alloc]init];
        weakPerson1 = obj;
    }
    // 在此時，對象obj會被釋放，在釋放的過程會把全部指向它的弱引用都置爲nil
    // 此時存儲弱引用的weak_entry_t的長度是多少
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第二種狀況：

__weak Person *weakPerson1;
    __weak Person *weakPerson2;
    __weak Person *weakPerson3;
    __weak Person *weakPerson4;
    __weak Person *weakPerson5;
    @autoreleasepool {
        Person *obj = [[Person alloc]init];
        weakPerson1 = obj;
        weakPerson2 = obj;
        weakPerson3 = obj;
        weakPerson4 = obj;
        weakPerson5 = obj;
    }
    // 在此時，對象obj會被釋放，在釋放的過程會把全部指向它的弱引用都置爲nil
    // 此時存儲弱引用的weak_entry_t的長度是多少
    return 0;
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答案是，第一種狀況是4，第二種狀況是8，緣由是weak_entry_t在存儲的弱引用的個數小於4的時候，使用的是內聯數組，直接初始化了4個位置，也就是說當小於4時，長度會一直是4，每次須要刪除某一個弱引用時，都會對數組進行遍歷，查找到該引用進行置nil，須要添加時，會遍歷此數組，看有沒有爲nil的，如有，就表明有空位，就賦值，若沒有就表明此內聯的數組已經滿了，此時會把內聯數組轉成哈希表，哈希表的默認長度爲8.weak_entry_t中out_of_line用來標記是否使用內聯數組。

參考

1. 從源碼角度看蘋果是如何實現 retainCount、retain 和 release 的
2. Xcode 10 下如何建立可調試的objc4-72三、objc4-750.1工程
3. weak指針的線程安全和自動置nil的深度探討
4. 理解 ARC 實現原理