iOS经典面试题之“runtime是如何实现weak变量的自动置nil”

一、weak 属性特点

• weak 表明该属性定义了一种“非拥有关系” (nonowning relationship)；
• 为 weak 属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值；
• 同 assign 类似，然而在属性所指的对象释放时候，属性值也会清空(nil out)。

二、runtime 如何实现 weak 属性

① 实现步骤

• 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。
• 添加引用时：objc_initWeak 函数会调用 objc_storeWeak(&weakPo, Model) 函数。
• 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。

② objc_storeWeak(&weakPo, Model) 作用

• objc_storeWeak(&weakPo, Model) 的作用是更新指针指向（指针可能原来指向着其他对象，这时候需要将该 weak 指针与旧对象解除绑定，会调用到 weak_unregister_no_lock），如果指针指向的新对象非空，则创建对应的弱引用表，将 weak 指针与新对象进行绑定(即把赋值对象（Model）的内存地址作为键值key，将weak修饰的属性变量（weakPo）的内存地址（& weakPo）作为value)，会调用到weak_register_no_lock，注册到 weak 表中。在这个过程中，为了防止多线程中竞争冲突，会有一些锁的操作。
• 如果Model 为0（nil），那么把变量 weakPo 的内存地址 &weakPo 从 weak 表中删除，可以把 objc_storeWeak(&weakPo, Model) 理解为：objc_storeWeak(value, key)，并且当key变nil，将value置nil。
• 在 Model 非 nil 时，weakPo 和 Model 指向同一个内存地址，在 Model 变 nil 时，weakPo 变 nil。此时向 weakPo 发送消息不会崩溃：在 Objective-C 中向 nil 发送消息是安全的。

三、runtime 是如何实现 weak 变量的自动置 nil ？

• runtime 对注册的类，会进行内存布局，从一个粗粒度的概念上来讲，这时候 weak 对象会放入一个 hash 表中，这是一个全局表，表中是用 weak 指向的对象内存地址作为 key，用所有指向该对象的 weak 指针表作为 value。
• 当此对象的引用计数为 0 的时候会 dealloc，假如该对象内存地址是 address，那么就会以 address 为 key，在这个weak 表中搜索，找到所有以 address 为键的 weak 对象，从而设置为 nil。
• 简而言之，对象释放的时候 - dealloc: 步骤如下：
  • C++函数释放: object_ cxxDestruct；
  • 移除关联属性:_ object_ remove_ assocations；
  • 将弱引用自动设置nil : weak_ clear_ no_ lock(&table.weak_ table, (id)this);
  • 引用计数处理: table.refcnts.erase(this);
  • 销毁对象: free(obj);

四、底层调用流程