2022年android智能指针详解[收 .pdf

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1、研究 Android 的时候，经常会遇到sp、wp 的东西，网上一搜，原来是android 封装了 c+中对象回收机制。说明：1.如果一个类想使用智能指针，那么必须满足下面两个条件：a.该类是虚基类RefBase 的子类或间接子类b.该类必须定义虚构造函数。如virtual MyClass();2.本文以类 BBinder 来进行说明，其余类使用sp 或 wp 的情况类似3.代码路径：frameworks/base/libs/utils/RefBase.cpp frameworks/base/include/utils/RefBase.h 一、calss BBinder 类说明class Re

2、fBase class IBinder class BpBinder class BBinder class BBinder:public IBinder .protected:virtual BBinder();.class IBinder:public virtual RefBase .protected:inline virtual IBinder().由上，可以看出BBinder 和 IBinder 都是以 public 的方式继承于虚基类RefBase 的。二、sp wp 对象的建立过程解析：sp BB_ptr(new BBinder);这是一条定义sp 指针 BB_ptr 的语句，

3、他只想的对象是一个BBinder 对象。如图所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 11 页 -1首先看一下new BBinder 时都做了什么，特别是和该机制相关的初始化。c+中创建一个对象时，需要调用去构造函数，对于继承类，则是先调用其父类的构造函数，然后才会调用本身的构造函数。这里new 一个 BBinder 对象时，顺序调用了：RefBase:RefBase():mRefs(new weakref_impl(this)inline IBinder()BBinder:BBinder():mExtras(NULL)主要关注的是RefBase 的构造函数，名师资料

4、总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 11 页 -可以看出他是通过new weakref_impl(this)的结果来初始化私有成员mRefs 这里的 this 指向 BBinder 对象自身，class weakref_impl继承于类 RefBase 的内嵌类 weakref_type，然后该类weakref_impl又被类 RefBase 引用。类 weakref_impl的构造函数如下：weakref_impl(RefBase*base):mStrong(INITIAL_STRONG_VALUE)/1 28,mWeak(0),mBase(base)/new BBinde

5、r 指针,mFlags(0),mStrongRefs(NULL)/sp 引用链表指针,mWeakRefs(NULL)/wp 引用链表指针,mTrackEnabled(!DEBUG_REFS_ENABLED_BY_DEFAULT)/1,mRetain(false)2new BBinder 返回的是 BBinder 对象的指针，如：sp BB_ptr(0 x?);sp 实际上是一个类模板，这条语句最终是要建立一个sp 的实例化对象，叫模板类BB_ptr 这里生成BB_ptr 对象所调用的构造函数是：template sp:sp(T*other):m_ptr(other)if(other)other

6、-incStrong(this);BB_ptr 对象的私有指针指向刚刚前面生成的BBinder 对象。接着调用函数incStrong(),该函数是RefBase 类的成员函数，在子类中没有被重载，所以这里 other-incStrong(this)的调用实际上是调用基类成员函数incStrong(this)，这个 this 值是指向 sp 对象 BB_ptr 的指针。现在转去查看该成员函数的实现。void RefBase:incStrong(const void*id)const weakref_impl*const refs=mRefs;/*取得 BBinder 对象基类中的私有只读指针mR

7、efs*/refs-addWeakRef(id);/*调用 weakref_impl类定义时实现的成员函数addWeakRef，见下注释 1*/refs-incWeak(id);/*调用 weakref_impl类的基类 weakref_type成员函数 incWeak，见下注释 2*/refs-addStrongRef(id);/调用 weakref_impl类定义时实现的成员函数addStrongRef，见下注释 1 const int32_t c=Android _atomic_inc(&refs-mStrong);/*该函数实际将refs-mStrong值加 1，也就是增加强引用计数值

8、。但是返回值为refs-mStrong-1*/LOG_ASSERT(c 0,incStrong()called on%p after last strong ref,refs);#if PRINT_REFS 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 11 页 -LOGD(incStrong of%p from%p:cnt=%dn,this,id,c);#endif if(c!=INITIAL_STRONG_VALUE)return;/*c=INITIAL_STRONG_VALUE,第一个强引用产生的时候才会出现这个情况*/Android _atomic_add(-INITI

9、AL_STRONG_VALUE,&refs-mStrong);/*返回值为 INITIAL_STRONG_VALUE，refs-mStrong值变成 1*/const_cast(this)-onFirstRef();/*注释 1*/void addWeakRef(const void*id)addRef(&mWeakRefs,id,mWeak);void addStrongRef(const void*id)addRef(&mStrongRefs,id,mStrong);addRef()是类 weakref_impl的私有成员函数，addWeakRef()函数引用的是public 成员变量，而

10、addRef()函数可以操作私有数据。struct ref_entry ref_entry*next;const void*id;int32_t ref;void addRef(ref_entry*refs,const void*id,int32_t mRef)if(mTrackEnabled)AutoMutex _l(mMutex);ref_entry*ref=new ref_entry;ref-ref=mRef;ref-id=id;ref-next=*refs;*refs=ref;/*新出现的 ref_entry结构体加入到链表头上，如果有n 个 sp 指针指向同一个目标对象那么这里就有n

11、 个 ref_entry结构体加入到这个单链表中，该结构体记录着如下数据 1.id 域记录着对应的sp 强指针类对象的this 值名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 11 页 -2.ref 域记录的是当前sp 强指针类对象是第几个引用目标对象的指针 3.next 域指向下一个指向目标对象的sp 强指针对应的ref_entry结构体类 RefBase 的嵌套类 weakref_type的子类的私有数据mRefs 的私有二级指针成员mWeakRefs 指向的是最后一个 sp 强指针对应的ref_entry结构体指针。总结一下:一个目标对象，可能被n 个 sp 强指针指向，

12、那么就存在n 个 class sp 对象，同时每一个sp 对象在目标对象的虚基类对象的成员类mRefs 的私有二级指针成员mWeakRefs 登记了一个 ref_entry结构体，这些ref_entry结构体的地址都是由该链表管理，每一个 ref_entry结构体和哪一个sp 对象对应，也由该链表管理。同时链接数就是该链表节点的个数 */*注释 1*/*注释 2*/void RefBase:weakref_type:incWeak(const void*id)weakref_impl*const impl=static_cast(this);/强制类型转换，将基类指针转换成子类指针impl-a

13、ddWeakRef(id);/调用类 weakref_impl成员函数 addWeakRef()，产生一个ref_entry结构体挂载mWeakRefs 链表上const int32_t c=Android _atomic_inc(&impl-mWeak);/*impl-mWeak加 1，表示已存在一个weak 引用。但返回值c 为操作前的结果*/LOG_ASSERT(c=0,incWeak called on%p after last weak ref,this);/*注释 2*/3上面是定义一个sp 指针，下面看看定义一个wp 指针式如何实现的。wp BB_wp_ptr(BB_ptr);下

14、面是 wp 类对应上面定义类型的构造函数 template wp:wp(const sp&other):m_ptr(other.m_ptr)if(m_ptr)m_refs=m_ptr-createWeak(this);this 指针是指向wp 对象的。createWeak()函数是 RefBase 类的成员函数。RefBase:weakref_type*RefBase:createWeak(const void*id)const mRefs-incWeak(id);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 11 页 -return mRefs;mRefs 指向的是第二步骤中

15、产生的weakref_impl对象，调用基类weakref_type的成员函数incWeak()void RefBase:weakref_type:incWeak(const void*id)weakref_impl*const impl=static_cast(this);impl-addWeakRef(id);const int32_t c=Android _atomic_inc(&impl-mWeak);/*impl-mWeak有加 1，但返回值为操作前的结果*/LOG_ASSERT(c=0,incWeak called on%p after last weak ref,this);三、

16、sp、wp 释放过程 sp BB_SP_ptr(BB_ptr);实际上 BB_SP_ptr 和前面的 BB_ptr 一样，指向的是同一个BBinder 对象。另外需要注意的时，调用sp构造函数：template sp:sp(const sp&other):m_ptr(other.m_ptr)if(m_ptr)m_ptr-incStrong(this);同样是需要调用BBinder 对象的 incStrong()函数，使用weakref_impl对象来管理新添加进来的强引用，同时增加一个 ref_entry结构体到 weakref_impl对象的 mStrongRefs，增加 2 个 ref_e

17、ntry 结构体到weakref_impl对象的 mWeakRefs。如上图所示。现在来看看释放sp、wp 指针的情况。delete BB_SP_ptr;将会调用如下形式的sp 析构函数：template sp:sp()if(m_ptr)m_ptr-decStrong(this);m_ptr指向的是前面生成的BBinder 对象，调用其基类函数decStrong(this)，this 值是指向 BB_SP_ptr 对象。void RefBase:decStrong(const void*id)const weakref_impl*const refs=mRefs;名师资料总结-精品资料欢迎下载

18、-名师精心整理-第 6 页，共 11 页 -refs-removeStrongRef(id);/注释 3，移除 mStrongRefs 链表中和该sp 对应的 ref_entry结构体const int32_t c=Android _atomic_dec(&refs-mStrong);/*强引用计数减1，但返回的是操作之前的引用计数值*/LOG_ASSERT(c=1,decStrong()called on%p too many times,refs);if(c=1)/*c=1 说明刚刚 removeStrongRef之前，整个系统中只存在一个sp 对象引用目标对象，现在的情况就是系统中没有任

19、何强指针对象来引用目标对象了，此时目标对象就会被删除释放*/const_cast(this)-onLastStrongRef(id);if(refs-mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK)!=OBJECT_LIFETIME_WEAK)delete this;/mFlags=0,条件成立，删除目标对象，这里就会删除前面new 出来的 BBinder对象/如果此时还有其他指向该目标对象的sp 指针存在的话，就不会删除目标对象refs-removeWeakRef(id);refs-decWeak(id);/*删除新建目标对象sp 指针时在 mWeakRefs 链表上增加的两个ref

20、_entry结构体*/*注释 3*/void removeStrongRef(const void*id)if(!mRetain)/mRetain 初始化成flase removeRef(&mStrongRefs,id);/*删除 mStrongRefs 链表中对应id 的 ref_entry 一项*/*也就是取消了该sp 对象和目标对象的联系*/else addRef(&mStrongRefs,id,-mStrong);void removeRef(ref_entry*refs,const void*id)if(mTrackEnabled)AutoMutex _l(mMutex);ref_e

21、ntry*ref=*refs;while(ref!=NULL)if(ref-id=id)*refs=ref-next;delete ref;return;refs=&ref-next;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 11 页 -ref=*refs;/*注释 3*/delete BB_wp_ptr;这是删除目标对象的一个wp 指针，会调用wp 的析构函数：template wp:wp()if(m_ptr)m_refs-decWeak(this);调用 weakref_type类的 decWeak()函数，如下：void RefBase:weakref_type:de

22、cWeak(const void*id)weakref_impl*const impl=static_cast(this);impl-removeWeakRef(id);/移除 weakref_impl对象 mWeakRefs 链表中对应id 的 ref_entry结构体const int32_t c=Android _atomic_dec(&impl-mWeak);/引用计数减1 LOG_ASSERT(c=1,decWeak called on%p too many times,this);if(c!=1)return;/c=1,说明这是系统中存在的指向目标对象的最后一个wp 指针if(im

23、pl-mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK)!=OBJECT_LIFETIME_WEAK)if(impl-mStrong=INITIAL_STRONG_VALUE)delete impl-mBase;/delete impl;是不是应该加上这么一句，防止用户新建了wp 后，不用，马上又删除的情况呢？/*当目标对象的最后一个wp 被析构时，如果目标对象还没有建立任何一个sp，那么目标对象被删除*/else delete impl;/*当目标对象的最后一个wp 被析构时，但此时和目标对象相关的sp 全部被析构，那么impl-mStrong=0 在最后一个sp 被析构的时候，目标对

24、象也被释放，所以此时只需要释放weakref_impl对象即可 */else impl-mBase-onLastWeakRef(id);if(impl-mFlags&OBJECT_LIFETIME_FOREVER)!=OBJECT_LIFETIME_FOREVER)delete impl-mBase;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 11 页 -四、wp 升级为 sp 的过程 wp 的定义包含了：sp promote()const;template sp wp:promote()const return sp(m_ptr,m_refs);wp，sp 互为友元类，这里

25、promote 就是以友元身份调用了sp类的构造函数：sp(T*p,weakref_type*refs);template sp:sp(T*p,weakref_type*refs):m_ptr(p&refs-attemptIncStrong(this)?p:0)这里如果升级成功，那么将会产生一个sp 对象指向目标对象，原来的wp 仍然存在。如果升级不成功，返回NULL 看看关键函数refs-attemptIncStrong(this)bool RefBase:weakref_type:attemptIncStrong(const void*id)incWeak(id);weakref_impl

26、*const impl=static_cast(this);int32_t curCount=impl-mStrong;LOG_ASSERT(curCount=0,attemptIncStrong called on%p after underflow,this);while(curCount 0&curCount!=INITIAL_STRONG_VALUE)if(Android _atomic_cmpxchg(curCount,curCount+1,&impl-mStrong)=0)break;curCount=impl-mStrong;/系统中还有其他sp 指向目标对象的情况if(curC

27、ount mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK)!=OBJECT_LIFETIME_WEAK|impl-mBase-onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG,id);else /*发现系统中原来指向目标对象的sp 全部被释放，最后一次sp 释放也将目标对象释放了 */名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 11 页 -allow=(impl-mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK)=OBJECT_LIFETIME_WEAK&impl-mBase-onIncStrongAttempted(FIRST_INC

28、_STRONG,id);if(!allow)decWeak(id);/目标对象已经不存在了，释放前面incWeak(id)产生的 ref_entry结构体return false;curCount=Android _atomic_inc(&impl-mStrong);if(curCount 0&curCount mBase-onLastStrongRef(id);/走完生成一个sp 的必要过程，和前面介绍的是一样impl-addWeakRef(id);impl-addStrongRef(id);if(curCount=INITIAL_STRONG_VALUE)Android _atomic_a

29、dd(-INITIAL_STRONG_VALUE,&impl-mStrong);impl-mBase-onFirstRef();return true;/返回 true 五、总结：1.weakref_impl对象会随着目标对象的生成而产生，但不一定会随着目标对象的释放而释放。例如：如果目标对象被1 个 sp 引用，但是同时被2 个 wp 引用，那么在sp 被删除的时候，删除了目标对象，但没有删除weakref_impl 对象，只有在最后一个wp 释放时，weakref_impl对象会被释放。2.一个目标对象被多个sp 指针引用，没有wp 引用的情况下。释放这些sp 的时候，delete 会调用

30、 sp 析构函数，然后调用 RefBase 类的成员函数decStrong(),最后一个 sp 被释放时，weakref_impl对象数据成员mStrong 会从 1 减到 0(注意 mStrong 的初始化值为1mStrong!=INITIAL_STRONG_VALUE,而释放掉剩下的weakref_impl对象了。如果先所以的wp 删除光，此时mWeak 还等于剩余的sp 的个数，所以此时的释放情况，同第2 小点的说明。5.从 wp 定义来看，wp 是不能直接操作对象的，必须先升级为sp 才行。这个升级的过程是依靠函数promote()来完成的。升级成功，返回新生成的sp 对象指针，升级失败，返回NULL。需要注意的是，如果目标对象之前有过sp 指向，但后来将所有的 sp 释放完之后，此时目标对象是不存在的，那么此时用户还想将指向该目标对象的wp 升级为 sp 的话，此时就返回NULL。那么这个时候我们应该delete 这些剩下的wp。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 11 页 -