swift进阶七：引用计数（Strong、Unowned、Wea

swift进阶 学习大纲

上一节，介绍了方法调度 & @objc & 指针。本节，我们就探究较难的引用计数，将从以下4个方面探索：

1. Swift三大引用计数(strong、unowned、weak)
2. 强引用 & 无主引用
3. CFGetRetainCount计数统计
4. 弱引用

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swift中的引用计数与OC一致，都是采用ARC(自动引用计数)管理。

• OC引用计数：（可参考OC内存管理 -> 3.引用计数）

OC的对象都是以objc_object为模板创建，其中首元素是isa：

• 开启指针优化（nonpointer）: 在isa中存储引用计数，可使用散列表进行拓展存储
• 未开启指针优化： 直接使用散列表进行存储。

• swift引用计数：

• swift对象都是以HeapObject为模板创建，其中HeapObject的模板中第二个元素，是refCount引用计数属性，该属性记录了strong(强引用计数)和unowned(弱引用计数)等信息。
• weak修饰的对象，会另外生成WeakReference对象，内部HeapObjectSideTableEntry散列表类在原heapObject类的基础上，重新记录了refCount（管理strong和unowned引用计数）并新增了weakBits弱引用计数。

1. Swift三大引用计数(strong、unowned、weak)

首先，我们先通过案例，体验一下Swift对象的三种引用类型：

• strong（默认强引用类型）、unowned（无主引用类型）、weak（弱引用类型）

image.png

1. 不管是哪种引用，持有的都是原对象（从p到p5内存地址可以看出）
2. 在每一行执行完后，x/4g打印p对象内存信息，在第二个地址上，可以清晰感受到，强引用和无主引用的引用计数在有规律的增加，而弱引用却没有变化。

• 经过了上面的初体验，我们对强引用和无主引用计数的位置有了初步的感受，但弱引用的信息存放不明朗。

• 下面，我们通过案例、SIL中间代码、Swift源码、汇编等方式，一点点揭开他们的面纱😃

2. 强引用 & 无主引用

2.1 源码探索

• 当前以默认的initialized方式进行初始化，分析HeapObject对象的引用计数

• swift源码探索过程：
  image.png

• refCount的内存布局：
  image.png

• 现在，我们知道强引用和无主引用是在Uint64_t 8位的refCount的不同位置。

2.2 引用计数分析

下面通过案例来检查一下：

• 创建一个Swift的命令行项目：

class HTPerson {
    var age  = 10
    var name = "ht"
}

var t = HTPerson()
var t1 = t
var t2 = t
print("end")

• 【尝试一】： 在t1处打断点。t对象的强引用和无主引用的计数都为1

image.png

• 【尝试二】： 在t2处打断点。t对象的强引用计数为2和无主引用计数为1

image.png

2.3 强引用计数+1

• 还是以上面测试代码为例，我们结合SIL中间代码和Swift源码分析：

【情况一】仅创建对象，默认强引用计数为1

image.png

【情况二】进行一次引用，强引用计数为2，SIL中可以看到copy_addr，汇编可以看到使用swift_retain,在swift源码中可以知道执行路径为：

swift_retain->refCounts.increment(1)->incrementStrongExtraRefCount->强引用计数+1

image.png

3. CFGetRetainCount计数统计

• CFGetRetainCount会在执行前，对对象进行strong_retain操作，在执行后，完成release_value操作。
  所以swift中CFGetRetainCount打印的强引用计数，会比原引用计数多1。

注意：swift中，在lldb中p打印内存，会引用计数+1，影响影响CFGetRetainCount的结果
(断点，p打印一次或多次，x/4g在内存信息中可看到引用计数明显变化)

【情况一】不打印，无retain和release

image.png

【情况二】打印一次CFGetRetainCount，执行前strong_retain +1，执行完release_value -1

image.png

4. 弱引用

• 我们知道swift是使用ARC（自动引用计数管理）的。如果产生循环引用，我们必须有弱引用机制去打破循环。

swift中的弱引用，使用weak修饰。与OC不同的是：

• OC:
  弱引用计数是存放在全局维护的散列表中，isa中会记录是否使用了散列表。
  在引用计数为0时，自动触发dealloc,会检查并清空当前对象的散列表计数。

• swift:
  弱引用计数也是存放在散列表中，但这个散列表不是全局的。

  • 如果对象没有使用weak弱引用，就是单纯的HeapObject对象，没有散列表。
  • 如果使用weak弱引用，会变为WeakReference对象。这是一个Optionl(可空对象)。其结构中自带散列表计数区域。
    但swift的散列表与refCount无关联。当强引用计数为0时，不会触发散列表的清空。而是在下次访问发现当前对象不存在（为nil）时，会清空散列表计数。

下面，我们通过案例和源码来分析swift的弱引用： WeakReference对象和内存结构

案例：

• 可以发现：
  weak修饰前，p对象是HeapObject类型，可从refCount中看出强引用计数和无主引用计数。
  weak修饰后，p对象的类型变了
  

  image.png

• 可以看到weak修饰的p1对象，变成了optinal可选值。
  （不难理解，weak修饰的对象，不会改变原对象的引用计数，只是多一层可空的状态）
  

  image.png

• 断点，汇编可以看到swift_weakInit初始化，swift_weakDestroy释放。
  

  image.png

• 进入swift源码，搜索swift_weakInit：

image.png

• 常规对象与弱引用对象区别：

image.png

• 现在，我们已知道弱引用实际上是WeakReference对象，信息都存储在side弱引用表中，可仿照getSideTable函数左移3位得到side散列表地址。读取弱引用信息：

我们回到上面案例：

image.png

• 了解结构后，关于弱引用的引用计数+1、-1、释放都在WeakReference类中有介绍，可以自行了解。