「iOS」————SideTable

发布于:2025-08-03 ⋅ 阅读:(12) ⋅ 点赞:(0)


前言

我们在上一篇中,简单的介绍了weak的实现原理。其中弱引用表就是存储在SideTable中的,这里我们来学习了解一下SideTable

sideTable

sideTable主要用于存储和管理对象的额外信息,特别是弱引用相关的数据。该表的设计和使用时OC运行时实现弱引用的基础,使得ARC能够正确的处理弱引用的生命周期。

SlideTables

定义

static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
    return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
}

SideTables的实质类型时StripedMap。在StripedMap类中有StripeCount定义存储sidetable的最大数量。所以每个SideTable可以对应多个对象,而每个对象对应一个sideTable。

img

SideTableBuf

// We cannot use a C++ static initializer to initialize SideTables because
// libc calls us before our C++ initializers run. We also don't want a global 
// pointer to this struct because of the extra indirection.
// Do it the hard way.

alignas(StripedMap<SideTable>) static uint8_t 
    SideTableBuf[sizeof(StripedMap<SideTable>)];
  • SideTables 在 C++ 的 initializers 函数之前被调用,所以不能使用 C++ 初始化函数来初始化 SideTables,而 SideTables 本质就是 SideTableBuf;
  • 不能使用全局指针来指向这个结构体,因为涉及到重定向问题;

而SideTableBuf本质上就是一个长度为Sizeof(StripedMap)的char类型的数组;所以有:

SideTableBuf 本质上就是一个大小为和 StripedMap<SideTable> 对象一致的内存块;

这也是为什么 SideTableBuf 可以用来表示 StripedMap<SideTable> 对象。本质上而言,SideTableBuf 就是指一个 StripedMap<SideTable>对象;

StripedMap < SideTable >

StripedMap是一个模板类,该类中有一个array成员,用来存储PaddedT对象,并且其中对于[]符号的重载定义中,会返回这个PaddedT的value成员,这个value就是我们传入的T泛型成员,也就是Side Table对象。在array的下标中,这里使用了indexForPointer方法通过位运算计算下标,实现了静态的Hash Table。而在weak_table中,其成员weak_entry会将传入对象的地址加以封装起来,并且其中也有访问全局弱引用表的入口。

T模板类型参数(泛型),它代表 “任意类型”,具体类型由使用 StripedMap 时指定。此处就是SideTable

  • T:泛型参数,在运行时中实际代表 SideTable,让 StripedMap 成为管理 SideTable 的通用容器。
  • PaddedT:对 T(即 SideTable)的包装,通过内存对齐(alignas)避免多线程访问时的 CPU 缓存冲突,提升性能。
template<typename T>
class StripedMap {
#if TARGET_OS_IPHONE && !TARGET_OS_SIMULATOR
    enum { StripeCount = 8 };
#else
    enum { StripeCount = 64 };
#endif

    struct PaddedT {
        T value alignas(CacheLineSize);
    };

    PaddedT array[StripeCount];

    static unsigned int indexForPointer(const void *p) {
        uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(p);
        return ((addr >> 4) ^ (addr >> 9)) % StripeCount;
    }

 public:
    T& operator[] (const void *p) { 
        return array[indexForPointer(p)].value; 
    }
    const T& operator[] (const void *p) const { 
        return const_cast<StripedMap<T>>(this)[p]; 
    }
    ...省略了对象方法...
}
  • 首先根据是否为 iphone 定义了一个 StripeCount,iphone 下为 8;即最多为八个sidetable

  • 源码中 CacheLineSize 为 64,使用 T 定义了一个结构体,而 T 就是 SideTable 类型;

  • 生成了一个长度为 8 类型为 SideTable 的数组;

  • indexForPointer() 逻辑为根据传入的指针,经过一定的算法,计算出一个存储该指针的位置,因为使用了取模运算,所以值的范围是 0 ~ (StripeCount-1),所以不会出现数组越界;

  • 后面的 operator 表示重写了运算符 [] 的逻辑,调用了 indexForPointer() 方法,这样使用起来更像一个数组;

SideTables可以理解成一个类型为StripeMap< Side Table>静态全局对象,内部以数组的形式存储了StripeCount个SideTable

SideTable

struct SideTable {
// 保证原子操作的自旋锁    
		spinlock_t slock;
// 引用计数的 hash 表
    RefcountMap refcnts;
// weak 引用全局 hash 表
    weak_table_t weak_table;
    //构造函数
    SideTable() {
        memset(&weak_table, 0, sizeof(weak_table));
    }
		//析构函数
    ~SideTable() {
        _objc_fatal("Do not delete SideTable.");
    }
    ...省略对象方法...
}

slock是一个自旋锁,就是为了保证多线程访问安全性

refcnts本质是一个存储对象引用计数的hash表,key为对象,value为引用计数(优化过得isa中,引用计数主要存在isa中)

weak_table是存储对象弱引用的一个结构体,该结构体内的成员如下

/**
   全局的弱引用表, 保存object作为key, weak_entry_t作为value
 * The global weak references table. Stores object ids as keys,
 * and weak_entry_t structs as their values.
 */
struct weak_table_t {
    // 保存了所有指向特地对象的 weak指针集合
    weak_entry_t *weak_entries;
    // weak_table_t中有多少个weak_entry_t
    size_t    num_entries;
    // weak_entry_t数组的count
    uintptr_t mask;
    // hash key 最大偏移值,
    // 采用了开放定制法解决hash冲突,超过max_hash_displacement说明weak_table_t中不存在要找的weak_entry_t
    uintptr_t max_hash_displacement;
};

下面是refcnts的定义:

typedef objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,RefcountMapValuePurgeable> RefcountMap;

DenseMap 是一个 hash Map,基类 DenseMapBase 中的部分代码,如下,DenseMapBase中重写了操作符 []:

ValueT &operator[](const KeyT &Key) {
    return FindAndConstruct(Key).second;
  }

通过传入的 Key 寻找对应的 Value。而 Key 是 DisguisedPtr<objc_object> 类型,Value 是 size_t 类型。即使用 obj.address :refCount 的形式来记录引用计数器;

回到最初的 sidetable_addExtraRC_nolock 方法中:

size_t& refcntStorage = table.refcnts[this];

通过 this ,即 object 对象的地址,取出 refcnts 这个哈希表中存储的引用计数器;

refcnts 可以理解成一个 Map,使用 address:refcount 的形式存储了很多个对象的引用计数器;看不太懂这里

总结一下吧

img

  • iphone中Side Tables()本质上返回一个Side TableBuf对象,该对象存储8个SideTable;(StripeCount)
  • 涉及到多线程和效率问题,有多个SideTable来存储对象相关的引用计数器和弱引用
  • Apple通过对object的地址进行运算之后,对Side Table的个数进行取模运算,以次来决定将对象分配到哪个SideTable进行信息存储,因为有取模运算,所以不会出现数组溢出。范围为0-StripeCount-1
  • 当对象需要使用到Side Table时,会被分配到到 8/64 个全局 sideTables 中的某一个表中存储相关的引用计数器或者弱引用信息;

这里再附上一张上一篇的弱引用表关系图:
在这里插入图片描述