iOS中 Tagged Pointer 技術

2022 年 7 月 27 日
筆記
iOS中的筆記

前言：

從64位開始，iOS引入了Tagged Pointer技術，用於優化NSNumber、NSDate、NSString等小對象的存儲。

Tagged Pointer主要為了解決兩個問題：

內存資源浪費，堆區需要額外的開闢空間
訪問效率,每次set/get都需要訪問堆區,浪費時間, 而且需要管理堆區對象的聲明周期,降低效率

Tagged Pointer特點：

專門用來存儲小對象，比如NSString，NSNumber，NSDate
Tagged Pointer指針的值不再是堆區地址，而是包含真正的值。所以它不會在堆上再開闢空間了,也不需要管理對象的生命周期了。
內存讀取提升3倍，創建比之前快100多倍，銷毀速度更快

一、引入Tagged Pointer 前後對比

1、引入前

NSNumber等對象需要動態分配內存、維護引用計數等。 總共的空間= 指針空間 + 堆中分配的空間

2、引入後

NSNumber等對象，只需要分配一個指針即可，這個指針內部會包含這些數據內容。
總空間 = 指針空間
因為不用去用對象的方式管理引用計數，所以省卻了 retain，release操作。

二、Tagged Pointer 原理

number1只有棧上的指針內存；而maxNum不僅有指針內存，在堆中還分配了32位元組的內存用於存儲該變量的值。通過觀察發現，對象的number1、number2、number3、number4都存儲在了對應的指針中；而maxNum不同由於數據過大，導致無法 1 個指針 8 個位元組的內存根本存不下，而申請了32位元組堆內存。

NSString類型的Tagged Pointer指針與基本類型的指針是不一樣的，末尾的數字為字符串的長度；
NSString類型的Tagged Pointer指針存儲char類型，返回的是ASCII碼（該值為16進制的，需要進行十進制轉換）

三、如何判斷是否使用了 Tagged Pointer 技術

BOOL isTaggedPointer(id pointer) {
    return (long)(__bridge void *)pointer & 1;
}

該函數就是調用了isTaggedPointer。

四、使用 Tagged Pointer 注意點

我們知道，所有OC對象都有isa指針，而Tagged Pointer並不是真正的對象，它沒有isa指針，所以如果你直接訪問Tagged Pointer的isa成員的話，在編譯時將會有警告。

五、面試題

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i<1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];
        });
    }
    
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i<1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
        });
    }

兩者運行結果有何不同？

首先看self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];

崩潰，並且崩潰在objc_release的地方。

是什麼原因導致崩潰的呢？

我們知道，
self.name = [NSString stringWithFormat:@”abcdefghijk”];
其實是調用了
[self setName:[NSString stringWithFormat:@”abcdefghijk”]];

而setName:的實現是：

- (void)setName:(NSString *)name
{
    if (_name != name) {
        [_name release];//老的釋放掉
        _name = [name copy];//傳入的值copy後賦值給_name
    }
}

由於是async異步操作，self.name = [NSString stringWithFormat:@”abcdefghijk”];即[_name release];有可能會被多條線程同時操作。導致，線程n把_name釋放掉，線程n+1又要執行_name的釋放，從而造成_name已經被釋放兩次，第二次訪問的時候，_name已經釋放過，造成壞內存訪問。

解決方法一：atomic

@property (copy, atomic) NSString *name;
從而：

- (void)setName:(NSString *)name
{
    //加鎖操作
    if (_name != name) {
        [_name release];
        _name = [name copy];
    }
    //解鎖操作
}

解決方法二：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i<1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
        //加鎖
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];
        });
        //解鎖
    }

self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
為何沒有崩潰呢？

從類型可以看出來，
內容多的name類型是__NSCFString
內容少的name類型是NSTaggedPointerString

這就是原因所在。

內容少的name，由於類型是NSTaggedPointerString，在賦值的時候
是直接在指針裏面取值，而不需要release操作，因此，不會崩潰

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