为何停止引用CALayer后它仍被保留？

现象说明 #

将CALayer添加为子图层后，它不会在取消引用时立即释放，而是会被保留到当前执行块结束；但父UIView在取消引用后会按预期立即释放。

调试用代码 #

class DebugCALayer: CALayer {
  let id: String
  init(_ id: String) {
    self.id = id
    print("DebugCALayer init \(id)")
    super.init()
  }

  required init?(coder: NSCoder) { fatalError("init(coder:) has not been implemented") }

  deinit { print("DebugCALayer deinit \(id)") }
}

class DebugUIView: UIView {
  private let id: String
  init(_ id: String) {
    print("DebugUIView init \(id)")
    self.id = id
    super.init(frame: .zero)
    layer.addSublayer(DebugCALayer(id))
  }

  required init?(coder _: NSCoder) { fatalError("init(coder:) has not been implemented") }

  deinit { print("DebugUIView deinit \(id)") }
}

基础测试与结果 #

测试代码 #

final class CALayerReleaseTests: XCTestCase {
  override func setUp() async throws {
    print("setup")
  }

  override func tearDown() {
    print("tear down")
  }

  func testBaseline() throws {
    for i in 0..<2 {
      _ = DebugUIView("\(i)")
    }
  }
}

日志输出 #

setup
init DebugUIView 0
init DebugCALayer 0
deinit DebugUIView 0
init DebugUIView 1
init DebugCALayer 1
deinit DebugUIView 1
tear down
deinit DebugCALayer 1
deinit DebugCALayer 0

可以看到：UIView实例在取消引用后立即销毁，但CALayer要等到测试执行完毕（tear down之后）才被释放。

异步场景下的正常释放 #

如果在取消引用实例后，触发一次主线程异步任务，CALayer就能按预期立即释放：

修改后的测试代码 #

func testDispatch() throws {
  for i in 0..<2 {
    _ = DebugUIView("\(i)")
    let exp = expectation(description: "")
    DispatchQueue.main.async {
      exp.fulfill()
    }
    waitForExpectations(timeout: 1)
  }
}

日志输出 #

setup
init DebugUIView 0
init DebugCALayer 0
deinit DebugUIView 0
deinit DebugCALayer 0
init DebugUIView 1
init DebugCALayer 1
deinit DebugUIView 1
deinit DebugCALayer 1
tear down

核心原因 #

这一现象由Core Animation的事务机制导致：

• Core Animation会将所有图层操作（比如addSublayer）打包到一个事务中，默认在主线程RunLoop的下一个周期结束时提交事务。
• 事务提交前，Core Animation内部会临时持有这些图层的引用，防止图层在事务处理完成前被释放，这就导致CALayer的释放被延迟到当前RunLoop循环结束（即当前执行块完成后）。
• UIView的生命周期由ARC直接管理，没有被Core Animation的事务机制额外持有，因此能在取消引用后立即释放。
• 使用DispatchQueue.main.async时，会触发一次RunLoop循环，事务被提交，Core Animation的临时引用被释放，CALayer也就随之被ARC销毁。

注：在Playground中运行相同代码会得到不同结果，因为Playground的RunLoop运行机制和正式测试环境存在差异。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Guig