weak-strong dance 簡介
使用 Block 時可以通過__weak來避免迴圈引用已經是眾所周知的事情:
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// OCClass.m __weak typeof(self) weakSelf = self; self.handler = ^{ NSLog(@"Self is %@", weakSelf); }; |
這時handler持有 Block 物件，而 Block 物件雖然捕獲了weakSelf，延長了weakSelf這個區域性變數的生命週期，但weakSelf是附有__weak修飾符的變數，它並不會持有物件，一旦它指向的物件被廢棄了，它將自動被賦值為nil。在多執行緒情況下，可能weakSelf指向的物件會在 Block 執行前被廢棄，這在上例中無傷大雅，只會輸出Self is nil，但在有些情況下（譬如weakSelf作為 KVO 的觀察者被移除時）就會導致 crash。這時可以在 Block 內部再持有一次weakSelf指向的物件，延長該物件的生命週期，這就是所謂的 weak-strong dance：
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__weak typeof(self) weakSelf = self; self.handler = ^{ typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf; [strongSelf.obserable removeObserver:strongSelf forKeyPath:kObservableProperty]; }; |
typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf這一句等於__strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf，在 ARC 模式下，id 型別和 OC 物件型別預設的所有權修飾符就是__strong，所以是可以省略的。
問題
上面就是對 weak-strong dance 的掃盲級描述。不知道大家怎麼想，反正我剛聽說這個東西的時候，是有幾個疑惑的：
self指向的物件已經被廢棄的情況下，_handler成員變數也不存在了，在 ARC 下會自動釋放它指向的 Block 物件，這個時候 Block 物件應該已經沒有被變數所持有了，它的引用計數應該已經為0了，它應該被廢棄了啊，為什麼它還能繼續存在並執行。- 本來在 Block 內部使用
weakSelf就是為了讓 Block 物件不持有self指向的物件，那在 Block 內部又把weakSelf賦給strongSelf不就又持有self物件了麼？又迴圈引用了？
要解決以上疑惑，需要對 ARC、Block、GCD 這些概念有比較深入的瞭解，主要是要清楚 Block 的實現原理。離職前不久我在公司做過一個關於函數語言程式設計的內部分享，講完 PPT 後有個同學問我“閉包”是怎麼實現的，我當時沒有細說，因為不同語言在實現同一個概念時肯定會有一些差異，我也不是什麼語言都精通，所以不敢妄議。現在我也不敢說對所有語言的“閉包”實現都瞭如指掌，但至少對 OC 的閉包實現——Block 還算心中有數的。下面先簡單介紹一下 Block 的實現，當然篇幅所限，會略過一些跟今天的主題關係不大的細節。
Block 的實現
Block 是 C 語言的擴充套件功能，支援 Block 的編譯器會把含有 Block 的程式碼轉換成一般的 C 程式碼執行。之前我一直有用到“Block 物件”這個詞，因為一個 Block 例項就是一個含有“isa”指標的結構體，跟一般的 OC 物件的結構是一樣的：
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struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; }; struct __xx_block_impl_x { struct __block_impl impl; // ... }; |
所以跟一般的 OC 物件一樣，這個isa指標也指向該 Block 例項的型別結構體（類物件，也有叫單件類的），Block 有三種型別：
- _NSConcreteStackBlock
- _NSConcreteGlobalBlock
- _NSConcreteMallocBlock
這三種 Block 類的例項設定在不同的記憶體區域，_NSConcreteStackBlock 的例項設定在 stack 上，_NSConcreteGlobalBlock 的例項設定在 data segment（一般用來放置已初始化的全域性變數），_NSConcreteMallocBlock 的例項設定在 heap。如果 Block 在記述全域性變數的地方被設定或者 Block 沒有捕獲外部變數，那就生成一個 _NSConcreteGlobalBlock 例項。其它情況都會生成一個 _NSConcreteStackBlock 例項，也就是說，它是在棧上的，所以一旦它所屬的變數超出了變數作用域，該 Block 就被廢棄了。而當發生以下任一情況時：
- 手動呼叫 Block 的例項方法
copy - Block 作為函式返回值返回
- 將 Block 賦值給附有
__strong修飾符的成員變數 - 在方法名中含有
usingBlock的 Cocoa 框架方法或 GCD 的 API 中傳遞 Block
如果此時 Block 在棧上，那就複製一份到堆上，並將複製得到的 Block 例項的isa指標設為 _NSConcreteMallocBlock：
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imply.isa = &__NSConcreteMallocBlock; |
而如果此時 Block 已經在堆上，那就把該 Block 的引用計數加1。
解答疑惑一
說到這裡，已經可以回答上文的第一個疑惑了。把 Block 賦值給self.handler的時候，在棧上生成的 Block 被複制了一份，放到堆上，並被_handler持有。而之後如果你把這個 Block 當作 GCD 引數使用（比較常見的需要使用 weak-strong dance 的情況），GCD 函式內部會把該 Block 再 copy 一遍，而此時 Block 已經在堆上，則該 Block 的引用計數加1。所以此時 Block 的引用計數是大於1的，即使self物件被廢棄（譬如執行了退出當前頁面之類的操作），Block 會被 release 一次，但它的引用計數仍然大於0，故而不會被廢棄。
捕獲物件變數
Block 捕獲外部變數其實可分為三種情況：
- 捕獲變數的瞬時值
- 捕獲
__block變數 - 捕獲物件
前兩種情況跟今天的主題關係不大，先按下不表。第三種情況，也就是本文所舉例子的情況，如果不用__weak，而是直接捕獲self的話，程式碼大概是這個樣子：
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struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; }; struct __xx_block_impl_y { struct __block_impl impl; OCClass *occlass; // 物件型變數不能作為 C 語言結構體成員，可能還需要做一些型別轉換，而且真實生成的程式碼並不一定叫 occlass，領會精神…… // ... }; static void __xx_block_func_y(struct __xx_block_impl_y *__cself) { OCClass *occlass = __cself -> occlass; // ... } // ... |
也就是說，表示 Block 例項的結構體中會多出一個OCClass型別的成員變數，它會在結構體初始化時被賦值。而結構體中的函式指標void *FuncPtr顯然是用來存放真正的 Block 操作的，它會在結構體初始化的時候被賦值為__xx_block_func_y，__xx_block_func_y以表示 Block 物件的結構體例項為引數，從而得到occlass這個物件（即被捕獲的self）。顯然，這裡會導致迴圈引用，而使用了__weak之後，表示 Block 物件的結構體中的成員變數occlass也將附有__weak修飾符：
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__weak OCClass *occlass; |
順便說一下，__weak修飾的變數不會持有物件，它用一張 weak 表（類似於引用計數表的雜湊表）來管理物件和變數。賦值的時候它會以賦值物件的地址作為 key，變數的地址為 value，註冊到 weak 表中。一旦該物件被廢棄，就通過物件地址在 weak 表中找到變數的地址，賦值為 nil，然後將該條記錄從 weak 表中刪除。
那當我們使用 weak-strong dance 的時候是怎麼個情況呢，會再次持有物件從而造成迴圈引用麼？程式碼大致如下：
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struct __block_impl { void *isa; int Flags; int Reserved; void *FuncPtr; }; struct __xx_block_impl_y { struct __block_impl impl; __weak OCClass *occlass; // ... }; static void __xx_block_func_y(struct __xx_block_impl_y *__cself) { OCClass *occlass = __cself -> occlass; // ... } |
解答疑惑二
__weak是個神奇的東西，每次使用__weak變數的時候，都會取出該變數指向的物件並 retain，然後將該物件註冊到 autoreleasepool 中。通過上述程式碼我們可以發現，在__xx_block_func_y中，區域性變數occlass會持有捕獲的物件，然後物件會被註冊到 autoreleasepool。這是延長物件生命週期的關鍵，但這不會造成迴圈引用，當函式執行結束，變數occlass超出作用域，過一會兒（一般一次 RunLoop 之後），物件就被釋放了。所以 weak-strong dance 的行為非常符合預期：延長捕獲物件的生命週期，一旦 Block 執行完，物件被釋放，而 Block 也會被釋放（如果被 GCD 之類的 API copy 過一次增加了引用計數，那最終也會被 GCD 釋放）。
額外好處
上文說了每使用一次_weak變數就會把物件註冊到 autoreleasepool 中，所以如果短時間內大量使用_weak變數的話，會導致註冊到 autoreleasepool 中的物件大量增加，佔用一定記憶體。而 weak-strong dance 恰好無意中解決了這個隱患，在執行 Block 時，把_weak變數（weakSelf）賦值給一個臨時變數（strongSelf），之後一直都使用這個臨時變數，所以_weak變數只使用了一次，也就只有一個物件註冊到 autoreleasepool 中。