RxSwift之深入解析特殊序列deallocating与deallocated的源码实现
2024-05-09 04:39:55
一、引言
- 在 RxSwfit 中，有两个特殊序列：deallocating 与 deallocated，deinit 等价于 dealloc。在 deallocating 与 deallocated 两个序列被订阅时，那么当 deinit 调用时会触发这两个序列发送信号，它们的执行顺序为：deallocating -> deinit -> deallocated。
- 现有如下的测试代码：
override func viewDidLoad() {_ = rx.deallocating.subscribe(onNext: { () inprint("准备撤退")})_ = rx.deallocated.subscribe(onNext: { () inprint("已经撤退")})}override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {print("进来了")}deinit {print("\(self.classForCoder) 销毁")}
- 运行如下：
进来了准备撤退TestViewController 销毁已经撤退
- 从上面的测试代码可以看出，RxSwift 对 deinit（dealloc）做了处理，通常通过黑魔法就能够达到该效果，在 OC 中，经常使用 runtime 来交换方法，在方法内部处理需要做的事情，那么 RxSwift 是如何实现的呢？
二、deallocating 的源码分析
① deallocating 序列的创建
- deallocating 是 Reactive 的扩展方法，继承自 AnyObject，相当于 OC 中的 NSObject，如下所示：
extension Reactive where Base: AnyObject {public var deallocating: Observable<()> {return self.synchronized {do {let proxy: DeallocatingProxy = try self.registerMessageInterceptor(deallocSelector)return proxy.messageSent.asObservable()}catch let e {return Observable.error(e)}}}}
- 源码分析：
- 使用同步锁来保证线程安全；
- 内部通过 self.registerMessageInterceptor 传入 deallocSelector 来初始化一个 DeallocatingProxy 对象；
- 通过 messageSent 获取一个 ReplaySubject 序列。
- deallocSelector，顾名思义，明显是一个方法选择器，它的实现是使用 NSSelectorFromString 方法来获取 dealloc 选择器，如下所示：
private let deallocSelector = NSSelectorFromString("dealloc")
- 由此可以看出，RxSwift 确实是在 dealloc（即 Swfit 中的 deinit）上做了处理，这里只是初始化了 proxy 对象，具体消息如何传出来的，继续往下探究。
② proxy 对象的创建
- 继续查看 registerMessageInterceptor 方法：
fileprivate func registerMessageInterceptor<T: MessageInterceptorSubject>(_ selector: Selector) throws -> T {let rxSelector = RX_selector(selector)let selectorReference = RX_reference_from_selector(rxSelector)let subject: Tif let existingSubject = objc_getAssociatedObject(self.base, selectorReference) as? T {subject = existingSubject}else {subject = T()objc_setAssociatedObject(self.base,selectorReference,subject,.OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)}if subject.isActive {return subject}var error: NSError?let targetImplementation = RX_ensure_observing(self.base, selector, &error)if targetImplementation == nil {throw error?.rxCocoaErrorForTarget(self.base) ?? RxCocoaError.unknown}subject.targetImplementation = targetImplementation!return subject}
- 源码分析：
- selector 外部传入的 dealloc 的方法选择器；
- RX_selector 方法通过 dealloc 方法名构建了另外一个方法选择器，如下：
SEL __nonnull RX_selector(SEL __nonnull selector) {NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector);return NSSelectorFromString([RX_PREFIX stringByAppendingString:selectorString]);}
- 由上可以看出，代码进入到 OC 区了，使用了 OC 的方法来满足需求。沿着想要的结果去找方法，前面提到 dealloc 可能被替换了，通过代码中的 targetImplementation，貌似是一个目标实现，进入代码查看：
IMP __nullable RX_ensure_observing(id __nonnull target, SEL __nonnull selector, NSErrorParam error) {__block IMP targetImplementation = nil;@synchronized(target) {@synchronized([target class]) {[[RXObjCRuntime instance] performLocked:^(RXObjCRuntime * __nonnull self) {targetImplementation = [self ensurePrepared:targetforObserving:selectorerror:error];}];}}return targetImplementation;}
- 源码分析：
- RX_ensure_observing 返回一个 IMP 函数指针；
- [RXObjCRuntime instance] 实际上是一个 NSObject 的一个单例，内部采用互斥锁，向外部提供当前单例对象；
- ensurePrepared 消息发送的入口点。
③ ensurePrepared 函数
- 直接搜索 ensurePrepared 方法：
-(IMP __nullable)ensurePrepared:(id __nonnull)target forObserving:(SEL __nonnull)selector error:(NSErrorParam)error {Method instanceMethod = class_getInstanceMethod([target class], selector);if (instanceMethod == nil) {RX_THROW_ERROR([NSError errorWithDomain:RXObjCRuntimeErrorDomaincode:RXObjCRuntimeErrorSelectorNotImplementeduserInfo:nil], nil);}if (selector == @selector(class)|| selector == @selector(forwardingTargetForSelector:)|| selector == @selector(methodSignatureForSelector:)|| selector == @selector(respondsToSelector:)) {RX_THROW_ERROR([NSError errorWithDomain:RXObjCRuntimeErrorDomaincode:RXObjCRuntimeErrorObservingPerformanceSensitiveMessagesuserInfo:nil], nil);}// For `dealloc` message, original implementation will be swizzled.// This is a special case because observing `dealloc` message is performed when `observeWeakly` is used.//// Some toll free bridged classes don't handle `object_setClass` well and cause crashes.//// To make `deallocating` as robust as possible, original implementation will be replaced.if (selector == deallocSelector) {Class __nonnull deallocSwizzingTarget = [target class];IMP interceptorIMPForSelector = [self interceptorImplementationForSelector:selector forClass:deallocSwizzingTarget];if (interceptorIMPForSelector != nil) {return interceptorIMPForSelector;}if (![self swizzleDeallocating:deallocSwizzingTarget error:error]) {return nil;}interceptorIMPForSelector = [self interceptorImplementationForSelector:selector forClass:deallocSwizzingTarget];if (interceptorIMPForSelector != nil) {return interceptorIMPForSelector;}}}
- 源码分析：
- class_getInstanceMethod 获取当前界面对象的 dealloc 方法，来判断该类是否存在该方法，容错处理，对方法替换没关系；
- 注释中说明了替换原始的 dealloc 方法；
- deallocSwizzingTarget 获取到要替换 dealloc 的目标类；
- swizzleDeallocating 传入目标类准备替换 dealloc 为 deallocating。
④ swizzleDeallocating
- 可以看到，有一个如下的函数宏定义：
SWIZZLE_INFRASTRUCTURE_METHOD(void,swizzleDeallocating,,deallocSelector,DEALLOCATING_BODY)
- 内部整理如下：
#define SWIZZLE_INFRASTRUCTURE_METHOD(return_value, method_name, parameters, method_selector, body, ...)SWIZZLE_METHOD(return_value, -(BOOL)method_name:(Class __nonnull)class parameters error:(NSErrorParam)error{SEL selector = method_selector; , body, NO_BODY, __VA_ARGS__)// common base#define SWIZZLE_METHOD(return_value, method_prototype, body, invoked_body, ...)method_prototype__unused SEL rxSelector = RX_selector(selector);IMP (^newImplementationGenerator)(void) = ^() {__block IMP thisIMP = nil;id newImplementation = ^return_value(__unsafe_unretained id self DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__)) {body(__VA_ARGS__)struct objc_super superInfo = {.receiver = self,.super_class = class_getSuperclass(class)};return_value (*msgSend)(struct objc_super *, SEL DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__))= (__typeof__(msgSend))objc_msgSendSuper;@try {return msgSend(&superInfo, selector ARGUMENTS(__VA_ARGS__));}@finally { invoked_body(__VA_ARGS__) }};thisIMP = imp_implementationWithBlock(newImplementation);return thisIMP;};IMP (^replacementImplementationGenerator)(IMP) = ^(IMP originalImplementation) {__block return_value (*originalImplementationTyped)(__unsafe_unretained id, SEL DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__) )= (__typeof__(originalImplementationTyped))(originalImplementation);__block IMP thisIMP = nil;id implementationReplacement = ^return_value(__unsafe_unretained id self DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__) ) {body(__VA_ARGS__)@try {return originalImplementationTyped(self, selector ARGUMENTS(__VA_ARGS__));}@finally { invoked_body(__VA_ARGS__) }};thisIMP = imp_implementationWithBlock(implementationReplacement);return thisIMP;};return [self ensureSwizzledSelector:selectorofClass:classnewImplementationGenerator:newImplementationGeneratorreplacementImplementationGenerator:replacementImplementationGeneratorerror:error];}
- 代码看上去比较繁琐，可以将参数一一对比，能够看到：内部实际是重新组合了一个方法，参数为当前界面对象的类 deallocSwizzingTarget，实现了一个闭包并返回 IMP 函数指针：
- replacementImplementationGenerator 代码块保存原始 dealloc 的函数地址，并在内部调用；
- 在代码块中调用了 imp_implementationWithBlock 函数，获取代码块的函数指针。
⑤ imp_implementationWithBlock
- 该函数接收一个 block 将其拷贝到堆区，返回一个 IMP 函数指针，把 block 当做 OC 中类的方法实现来使用。如下所示，用 block 代替原有方法实现：
- (void)myMethod {NSLog(@"来了");}……// 创建blockvoid (^myblock)(int val) = ^(int val){NSLog(@"myblock");};// 获取block的IMPIMP myblockImp = imp_implementationWithBlock(myblock);// 获取要替换的方法的IMPMethod method = class_getInstanceMethod(self.class, @selector(myMethod));// 替换函数指针，指向blockmethod_setImplementation(method, myblockImp);// 执行原始方法[self myMethod];
- 使用该函数是为了用代码块来替换一个需要替换的方法。以上宏定义的函数最后调用了 ensureSwizzledSelector 方法。
⑥ ensureSwizzledSelector
- 搜索 ensureSwizzledSelector，查看代码：
- (BOOL)ensureSwizzledSelector:(SEL __nonnull)selectorofClass:(Class __nonnull)classnewImplementationGenerator:(IMP(^)(void))newImplementationGeneratorreplacementImplementationGenerator:(IMP (^)(IMP originalImplementation))replacementImplementationGeneratorerror:(NSErrorParam)error {if ([self interceptorImplementationForSelector:selector forClass:class] != nil) {DLOG(@"Trying to register same intercept at least once, this sounds like a possible bug");return YES;}#if TRACE_RESOURCESatomic_fetch_add(&numberOInterceptedMethods, 1);#endifDLOG(@"Rx is swizzling `%@` for `%@`", NSStringFromSelector(selector), class);Method existingMethod = class_getInstanceMethod(class, selector);ALWAYS(existingMethod != nil, @"Method doesn't exist");const char *encoding = method_getTypeEncoding(existingMethod);ALWAYS(encoding != nil, @"Encoding is nil");IMP newImplementation = newImplementationGenerator();if (class_addMethod(class, selector, newImplementation, encoding)) {// new method added, job done[self registerInterceptedSelector:selector implementation:newImplementation forClass:class];return YES;}imp_removeBlock(newImplementation);// if add fails, that means that method already exists on targetClassMethod existingMethodOnTargetClass = existingMethod;IMP originalImplementation = method_getImplementation(existingMethodOnTargetClass);ALWAYS(originalImplementation != nil, @"Method must exist.");IMP implementationReplacementIMP = replacementImplementationGenerator(originalImplementation);ALWAYS(implementationReplacementIMP != nil, @"Method must exist.");IMP originalImplementationAfterChange = method_setImplementation(existingMethodOnTargetClass, implementationReplacementIMP);ALWAYS(originalImplementation != nil, @"Method must exist.");// If method replacing failed, who knows what happened, better not trying again, otherwise program can get// corrupted.[self registerInterceptedSelector:selector implementation:implementationReplacementIMP forClass:class];if (originalImplementationAfterChange != originalImplementation) {THREADING_HAZARD(class);return NO;}return YES;}
- 源码分析：
- interceptorImplementationForSelector 查看 dealloc 是否存在对应的函数，如果继续往下执行，则开始对 dealloc 做替换；
- class_addMethod，既然 dealloc 存在对应的函数，添加必然失败，继续向下执行；
- method_setImplementation，开始设置 dealloc 的 IMP 指向上面提到的代码块 replacementImplementationGenerator 中。
- 在此处即替换了系统方法，当系统调用了 dealloc 时就会触发 replacementImplementationGenerator 中的 block 方法：
IMP (^replacementImplementationGenerator)(IMP) = ^(IMP originalImplementation) {__block return_value (*originalImplementationTyped)(__unsafe_unretained id, SEL DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__) )= (__typeof__(originalImplementationTyped))(originalImplementation);__block IMP thisIMP = nil;id implementationReplacement = ^return_value(__unsafe_unretained id self DECLARE_ARGUMENTS(__VA_ARGS__) ) {body(__VA_ARGS__)@try {return originalImplementationTyped(self, selector ARGUMENTS(__VA_ARGS__));}@finally { invoked_body(__VA_ARGS__) }};thisIMP = imp_implementationWithBlock(implementationReplacement);return thisIMP;};
- 可以看到存在一个 body 函数的调用，body 做了什么呢？
⑦ body-DEALLOCATING_BODY
- 搜索找到宏 DEALLOCATING_BODY，整理如下：
#define DEALLOCATING_BODY(...)id<RXDeallocatingObserver> observer = objc_getAssociatedObject(self, rxSelector);if (observer != nil && observer.targetImplementation == thisIMP) {[observer deallocating];}
- 源码分析：
- rxSelector 即是要替换的方法选择器即 deallocating 对应的选择器；
- observer 序列在此处调用了 deallocating，此时 deallocating 就被调用，commpleted 结束序列，因此不需要在外部添加垃圾袋，如下：
@objc func deallocating() {self.messageSent.on(.next(()))}deinit {self.messageSent.on(.completed)}
- 此处即是向订阅发送消息，deallocating 调用后，body 调用后即调用代码块保存的原始 dealloc 函数：
return originalImplementationTyped(self, selector ARGUMENTS(__VA_ARGS__));
- 由上可知，originalImplementationTyped 是 dealloc 的原始函数，在此处调用了 dealloc。如果需要验证该处就是触发的 dealloc 方法，可以将次闭包的参数换成 viewDidAppear，在 RxCocoa -> _RXObjeCRuntime.m 中的 ensureSwizzledSelector 方法中替换：
replacementImplementationGenerator(originalImplementation);// 替换为IMP viewdidAppear = class_getMethodImplementation(class, @selector(viewDidAppear:));IMP implementationReplacementIMP = replacementImplementationGenerator(viewdidAppear);
- 替换为视图出现时调用的方法，如果在掉用 deallocating 后，viewdidAppear 被调用就能够验证上面所指之处就是触发的 dealloc 方法。
- 上面的测试代码：
- 替换前的运行结果：
进来了准备撤退TestViewController 销毁已经撤退
- 替换后的运行结果则为：
进来了准备撤退进来了
- 通过以上测试，能够确定 dealloc 是在代码块中调用的（注意：在修改源码后要 clean 一下工程，否则缓存会影响执行结果）。
三、deallocated 的源码分析
- 继续看看 deallocated 序列是如何产生，又是如何在 dealloc 调用完成之后执行的：
public var deallocated: Observable<Void> {return self.synchronized {if let deallocObservable = objc_getAssociatedObject(self.base, &deallocatedSubjectContext) as? DeallocObservable {return deallocObservable._subject}let deallocObservable = DeallocObservable()objc_setAssociatedObject(self.base, &deallocatedSubjectContext, deallocObservable, .OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)return deallocObservable._subject}}
- 关联了创建的序列，保证当前控制器内的序列对象只有一个。
- DeallocObservable 的源码如下：
fileprivate final class DeallocObservable {let _subject = ReplaySubject<Void>.create(bufferSize:1)init() {}deinit {self._subject.on(.next(()))self._subject.on(.completed)}
}
- 源码分析：
- 内部也初始化一个 ReplaySubject 序列，用来发送消息；
- 在对象销毁时调用了 .next 和 .completed，发送一条消息，再发送一条完成消息终止序列，因此在外部创建序列不需要添加垃圾袋。
四、总结
- 在 RxSwift 中提供了两个关于 dealloc（deinit）的序列，观察 dealloc 的调用，其中 deallocating 内部替换了原生的 dealloc 方法从而达到监听 dealloc 的调用；
- deallocating 并不是交换方法，而是在 replacementImplementationGenerator 代码块中先保留了 dealloc 的函数地址，再通过 imp_implementationWithBlock 设置 dealloc 的 IMP，指向了 replacementImplementationGenerator 代码块；
- 调用 dealloc 方法就会调用了代码块，在代码块内部通过 body 函数调用了 deallocating 方法，之后执行代码块中保留的原 dealloc 函数。
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