SideTable
Side Table主要用于存储和管理对象的额外信息，特别是与弱引用相关的数据。Side Table的设计和使用是Objective-C运行时实现弱引用的基础，使得ARC（Automatic Reference Counting）能够正确地处理弱引用的生命周期。
新版本的 objc 中引入了 Tagged Pointer，且 isa 采用 union 的方式进行构造，其中 isa 的结构体中有一个 extra_rc和 has_sidetable_rc，这两者共同记录引用计数器。
在进行retain操作时，会调用rootRetain方法
objc_object::rootRetain() 方法，只看 extra_rc 超出之后 sidetable 相关的代码，删减之后如下：
uintptr_t carry;
newisa.bits = addc(newisa.bits, RC_ONE, 0, &carry); // extra_rc++
if (carry) {
// Leave half of the retain counts inline and prepare to copy the other half to the side table.
transcribeToSideTable = true;
newisa.extra_rc = RC_HALF;
newisa.has_sidetable_rc = true;
}
if (slowpath(transcribeToSideTable)) {
// Copy the other half of the retain counts to the side table.
sidetable_addExtraRC_nolock(RC_HALF);
}
这里主要就是调用了 sidetable_addExtraRC_nolock()：
bool
objc_object::sidetable_addExtraRC_nolock(size_t delta_rc)
{
assert(isa.nonpointer);
// 取出this对象所在的SideTable
SideTable& table = SideTables()[this];
// 取出SideTable中存储的refcnts，类型为Map
size_t& refcntStorage = table.refcnts[this];
// 记录原始的引用计数器
size_t oldRefcnt = refcntStorage;
// 容错处理
assert((oldRefcnt & SIDE_TABLE_DEALLOCATING) == 0);
assert((oldRefcnt & SIDE_TABLE_WEAKLY_REFERENCED) == 0);
if (oldRefcnt & SIDE_TABLE_RC_PINNED) return true;
uintptr_t carry;
size_t newRefcnt =
addc(oldRefcnt, delta_rc << SIDE_TABLE_RC_SHIFT, 0, &carry);
if (carry) {
// SideTable溢出处理
refcntStorage =
SIDE_TABLE_RC_PINNED | (oldRefcnt & SIDE_TABLE_FLAG_MASK);
return true;
} else {
// SideTable未溢出
refcntStorage = newRefcnt;
return false;
}
}
- 首先根据 this，也就是对象的地址从 SideTables 中取出一个 SideTable；
- 接着获取 SideTable 的 refcnts，这个成员变量是一个 Map；
- 然后存储旧的引用计数器；
- 然后进行 add 计算，并记录是否有溢出；
- 最后根据是否溢出计算并记录结果，最后返回；
SideTables定义
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
}
SideTablesde的实质类型是存储SideTable的StripedMap。在StripedMap类中有StripeCount定义存储sidetable的最大数量，所以每个SideTablesdes可以对应多个对象，而每个对象对应一个sidetable。
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；
SideTableBuf 本质上是一个长度为sizeof(StripedMap) 的 char 类型的数组；同时也可以这么理解：
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，在这个类中有一个 array 成员，用来存储 PaddedT 对象，并且其中对于 [] 符的重载定义中，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 SideTable 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。
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；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 StripedMap< SideTable> 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，引用计数主要存储在isa中）
weak_table是存储对象弱引用的一个结构体，该结构体内成员如下:
/**
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；
总结
iphone 中 SideTables() 本质是返回一个 SideTableBuf 对象，该对象存储 8 个 SideTable；
因为涉及到多线程和效率的问题，必定不可能只使用一个 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 SideTable 的个数进行取模运算，以此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，不会出现数组溢出的情况；
当对象需要使用到 sideTable 时，会被分配到 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；
