Android的引用计数怎么实现

本篇内容主要讲解“Android的引用计数怎么实现”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“Android的引用计数怎么实现”吧!

1:问题

不像java这种runtime提供内存回收机制的语言，c c++开发中经常困扰开发者的是变量的分配与回收，当new完对象而忘记delete就会造成内存泄漏，如果delete了还在别处引用当对象，就会形成野指针

2:解决

一种内存回收策略叫引用计数，当对象被引用时，引用计数就+1，不再引用的时候引用计数就-1，当引用计数为0时，就回收对象。这种内存回收机制的问题是不能回收循环引用的对象，a对象有b对象的引用，同时b对象持有a对象的引用，就会出现a，b对象的引用数永远不可能为零的情况出现。

Android最简单的引用计数实现

template <class T>
class LightRefBase
{
public:
    inline LightRefBase() : mCount(0) { }
    inline void incStrong(__attribute__((unused)) const void* id) const {
        mCount.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    }
    inline void decStrong(__attribute__((unused)) const void* id) const {
        if (mCount.fetch_sub(1, std::memory_order_release) == 1) {
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
            delete static_cast<const T*>(this);
        }
    }
    //! DEBUGGING ONLY: Get current strong ref count.
    inline int32_t getStrongCount() const {
        return mCount.load(std::memory_order_relaxed);
    }

    typedef LightRefBase<T> basetype;

protected:
    inline ~LightRefBase() { }

private:
    friend class ReferenceMover;
    inline static void renameRefs(size_t /*n*/, const ReferenceRenamer& /*renamer*/) { }
    inline static void renameRefId(T* /*ref*/, const void* /*old_id*/ , const void* /*new_id*/) { }

private:
    mutable std::atomic<int32_t> mCount;
};

仅仅是通过± mCount的值来进行判断变量是否还有引用引用，如果引用数降为零则会调用 delete static_cast<const T*>(this);析构函数

智能指针

sp strongPointer
wp weakPointer
这两个类的共同基类是refbase.cpp

使用场景：

在framework native 代码中经常会有如下用法

sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();

sp<ProcessState> ProcessState::self()
{
    Mutex::Autolock _l(gProcessMutex);
    if (gProcess != nullptr) {
        return gProcess;
    }
    gProcess = new ProcessState(kDefaultDriver);
    return gProcess;
}

通过=操作符初始化sp

template<typename T> template<typename U>
sp<T>& sp<T>::operator =(sp<U>&& other) {
    T* oldPtr(*const_cast<T* volatile*>(&m_ptr));
    if (m_ptr) m_ptr->decStrong(this);
    if (oldPtr != *const_cast<T* volatile*>(&m_ptr)) sp_report_race();
    m_ptr = other.m_ptr;
    other.m_ptr = nullptr;
    return *this;
}

mptr是指向范性类型的指针 T*，T类型都是RefBase类型的派生类。如果之前有值会decStrong，并且将m_ptr指向新的RefBase类型的派生类
下面详细说下RefBase的incStrong与decStrong及WeakRef_type的incWeak与decWeak方法，整个引用计数计算方式及引用计数引起的对象构造，析构都围绕这四个方法展开。

特别关注
RefBase引用类型定义

 enum {
        OBJECT_LIFETIME_STRONG  = 0x0000,
        OBJECT_LIFETIME_WEAK    = 0x0001,
        OBJECT_LIFETIME_MASK    = 0x0001
    };

及weakRef_impl类的四个成员变量

    std::atomic<int32_t>    mStrong;  //线程原子操作变量
    std::atomic<int32_t>    mWeak;   //线程原子操作变量
    RefBase* const          mBase;
    std::atomic<int32_t>    mFlags;   //线程原子操作变量
    
    explicit weakref_impl(RefBase* base)
        : mStrong(INITIAL_STRONG_VALUE)
        , mWeak(0)
        , mBase(base)
        , mFlags(0)
    {
    }

incWeak

void RefBase::weakref_type::incWeak(const void* id)
{
    weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this);
    impl->addWeakRef(id); //非debug模式什么也不做
    const int32_t c __unused = impl->mWeak.fetch_add(1,
            std::memory_order_relaxed); //impl变量mWeak线程安全模式+1
    ALOG_ASSERT(c >= 0, "incWeak called on %p after last weak ref", this);
}

incStrong

void RefBase::incStrong(const void* id) const
{
    weakref_impl* const refs = mRefs;
    refs->incWeak(id);  //若引用计数
   
    refs->addStrongRef(id);
    const int32_t c = refs->mStrong.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);// mStrong成员变量+1
  
    if (c != INITIAL_STRONG_VALUE)  { //如果不是第一次强引用计数+1则直接返回
        return;
    }
    //如果是第一次则会把mStrong的初始值减去也就是使它的值 从1开始计算
    int32_t old __unused = refs->mStrong.fetch_sub(INITIAL_STRONG_VALUE, std::memory_order_relaxed);
    ALOG_ASSERT(old > INITIAL_STRONG_VALUE, "0x%x too small", old);
    refs->mBase->onFirstRef(); //第一次会回调onFirstRef
}

decWeak

void RefBase::weakref_type::decWeak(const void* id)
{
    weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this);
    impl->removeWeakRef(id);
    const int32_t c = impl->mWeak.fetch_sub(1, std::memory_order_release);  //mWeak变量值线程安全-1
 
    if (c != 1) return;    //如果引用计数值>1及不止一个sp引用到这个变量，则return
    //如果这是最后一个引用
    atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);

    int32_t flags = impl->mFlags.load(std::memory_order_relaxed);
    if ((flags&OBJECT_LIFETIME_MASK) == OBJECT_LIFETIME_STRONG) {
        // This is the regular lifetime case. The object is destroyed
        // when the last strong reference goes away. Since weakref_impl
        // outlives the object, it is not destroyed in the dtor, and
        // we'll have to do it here.
        
        if (impl->mStrong.load(std::memory_order_relaxed)
                == INITIAL_STRONG_VALUE) {//如果mstrong是初始值，也就是没有执行过incStrong
            // Decrementing a weak count to zero when object never had a strong
            // reference.  We assume it acquired a weak reference early, e.g.
            // in the constructor, and will eventually be properly destroyed,
            // usually via incrementing and decrementing the strong count.
            // Thus we no longer do anything here.  We log this case, since it
            // seems to be extremely rare, and should not normally occur. We
            // used to deallocate mBase here, so this may now indicate a leak.
            ALOGW("RefBase: Object at %p lost last weak reference "
                    "before it had a strong reference", impl->mBase);
        } else {
            delete impl;
        }
    } else {
        // This is the OBJECT_LIFETIME_WEAK case. The last weak-reference
        // is gone, we can destroy the object.
        //如果是弱引用并且是最后一个引用则会回调 onLastWeakRef方法
        impl->mBase->onLastWeakRef(id);
        delete impl->mBase;  //析构对象本身
    }
}

析构函数

RefBase::~RefBase()
{
    int32_t flags = mRefs->mFlags.load(std::memory_order_relaxed);
    // Life-time of this object is extended to WEAK, in
    // which case weakref_impl doesn't out-live the object and we
    // can free it now.
    if ((flags & OBJECT_LIFETIME_MASK) == OBJECT_LIFETIME_WEAK) {
        // It's possible that the weak count is not 0 if the object
        // re-acquired a weak reference in its destructor
        //如果是弱引用并且引用计数是0
        if (mRefs->mWeak.load(std::memory_order_relaxed) == 0) {
            delete mRefs; //析构impl类
        }
    } else if (mRefs->mStrong.load(std::memory_order_relaxed)
            == INITIAL_STRONG_VALUE) {
        // We never acquired a strong reference on this object.
        LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mRefs->mWeak.load() != 0,
                "RefBase: Explicit destruction with non-zero weak "
                "reference count");
        // TODO: Always report if we get here. Currently MediaMetadataRetriever
        // C++ objects are inconsistently managed and sometimes get here.
        // There may be other cases, but we believe they should all be fixed.
        delete mRefs;
    }
    // For debugging purposes, clear mRefs.  Ineffective against outstanding wp's.
    const_cast<weakref_impl*&>(mRefs) = nullptr;
}

到此，相信大家对“Android的引用计数怎么实现”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是亿速云网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！