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「iOS」————SideTable

news 2025/8/3 7:16:56

iOS学习

前言
sideTable
- SlideTables
- SideTableBuf
- SideTable

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。

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 是模板类型参数（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_SIMULATORenum { StripeCount = 8 };
#elseenum { StripeCount = 64 };
#endifstruct 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_tsize_t    num_entries;// weak_entry_t数组的countuintptr_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_tuintptr_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

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