iOS中 Tagged Pointer 技术

前言：

​ 从64位开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储。

Tagged Pointer主要为了解决两个问题：

1. 内存资源浪费，堆区需要额外的开辟空间
2. 访问效率,每次set/get都需要访问堆区,浪费时间, 而且需要管理堆区对象的声明周期,降低效率

Tagged Pointer特点：

1. 专门用来存储小对象，比如NSString，NSNumber，NSDate
2. Tagged Pointer指针的值不再是堆区地址，而是包含真正的值。所以它不会在堆上再开辟空间了,也不需要管理对象的生命周期了。
3. 内存读取提升3倍，创建比之前快100多倍，销毁速度更快

一、引入Tagged Pointer 前后对比

1、引入前

NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等。 总共的空间= 指针空间 + 堆中分配的空间

2、引入后

NSNumber等对象，只需要分配一个指针即可，这个指针内部会包含这些数据内容。
总空间 = 指针空间
因为不用去用对象的方式管理引用计数，所以省却了 retain，release操作。

二、Tagged Pointer 原理

number1只有栈上的指针内存；而maxNum不仅有指针内存，在堆中还分配了32字节的内存用于存储该变量的值。通过观察发现，对象的number1、number2、number3、number4都存储在了对应的指针中；而maxNum不同由于数据过大，导致无法 1 个指针 8 个字节的内存根本存不下，而申请了32字节堆内存。

1. NSString类型的Tagged Pointer指针与基本类型的指针是不一样的，末尾的数字为字符串的长度；
2. NSString类型的Tagged Pointer指针存储char类型，返回的是ASCII码（该值为16进制的，需要进行十进制转换）

三、如何判断是否使用了 Tagged Pointer 技术

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

该函数就是调用了isTaggedPointer。

四、使用 Tagged Pointer 注意点

​ 我们知道，所有OC对象都有isa指针，而Tagged Pointer并不是真正的对象，它没有isa指针，所以如果你直接访问Tagged Pointer的isa成员的话，在编译时将会有警告。

五、面试题

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"];
        });
    }

两者运行结果有何不同？

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

崩溃，并且崩溃在objc_release的地方。

是什么原因导致崩溃的呢？

我们知道，
self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];
其实是调用了
[self setName:[NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"]];

而setName:的实现是：

- (void)setName:(NSString *)name
{
    if (_name != name) {
        [_name release];//老的释放掉
        _name = [name copy];//传入的值copy后赋值给_name
    }
}

由于是async异步操作，self.name = [NSString stringWithFormat:@"abcdefghijk"];即[_name release];有可能会被多条线程同时操作。导致，线程n把_name释放掉，线程n+1又要执行_name的释放，从而造成_name已经被释放两次，第二次访问的时候，_name已经释放过，造成坏内存访问。

解决方法一：atomic

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

- (void)setName:(NSString *)name
{
    //加锁操作
    if (_name != name) {
        [_name release];
        _name = [name copy];
    }
    //解锁操作
}

解决方法二：

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

self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
为何没有崩溃呢？

从类型可以看出来，
内容多的name类型是__NSCFString
内容少的name类型是NSTaggedPointerString

这就是原因所在。

内容少的name，由于类型是NSTaggedPointerString，在赋值的时候
是直接在指针里面取值，而不需要release操作，因此，不会崩溃