android sp wp 解析
原文地址：http://blog.csdn.net/xuqiqiang1993/article/details/68923160
在Android系统中，Native层的代码基本都是C++写的，C++跟Java不一样，C++没有垃圾回收机制，C++代码中难于管理new出来对象的释放，稍有不慎就造成内存泄漏。针对此问题，Android中提出了一套类似Java垃圾回收机制的智能指针，采用强指针sp（Strong Pointer）和弱指针wp（Weak Pointer）对目标对象进行应用，实现对象的自动回收。下面我们将从C++的基础知识入手，对Android的智能指针展开逐步的分析。
1 相关基础知识
Android的智能指针，巧妙的运用C++的基础特性，实现对象的自动释放，我们就先来看看都用了C++的什么特性。
1.1 作用域
标记变量的有效范围。从作用域上来看，可以将对象分为全局对象、局部对象、静态全局对象和静态局部对象。
一般来说，局部变量的有效作用域从它的定义点开始，到和定义变量之前最邻近的开括号配对的第一个闭括号，也就是说，作用域由变量所在的最近一对{}括号确定。
[演示代码1]
1.2 对象内存空间的分配、释放
从内存分配空间来看，可将对象分为栈对象和堆对象。栈对象在作用域结束后会自动释放，而堆对象需要手动显示的释放。
[演示代码2]
图1-1是内存空间的分配示意图。
图 1‑1 内存空间的分配、释放
1.3 原子操作函数
定义在system/core/libcutils/Atomic.c，依赖于具体的芯片平台。原子操作函数特点：线程安全，返回旧值。
| int32_t android_atomic_add(int32_t increment, volatile int32_t *ptr) |
加函数，返回旧值，*ptr = *ptr + increment |
| int32_t android_atomic_inc(volatile int32_t *addr) |
自增操作，返回旧值，*ptr = *ptr + 1 |
| int32_t android_atomic_dec(volatile int32_t *addr) |
自减操作， 返回旧值，*ptr = *ptr - 1 |
| int32_t android_atomic_and(int32_t value, volatile int32_t *ptr) |
位与操作，返回旧值，*ptr = *ptr & value |
| int32_t android_atomic_or(int32_t value, volatile int32_t *ptr) |
位或操作，返回旧值，*ptr = *ptr | value |
| int android_atomic_cmpxchg(int32_t old_value, int32_t new_value, volatile int32_t *ptr) |
如果*addr == oldvalue，就会执行*addr = new_value的操作，然后返回0，否则返回1 |
表 1‑1 Android原子操作函数一览表
1.4 引用计数的原理
栈对象在生命周期，即作用域结束后自动释放，所以我们这里讨论的是堆对象的引用，也就是指针对象。
图1-2是指针引用时，利用引用数管理实际对象释放的原理图。
引用计数的原理很简单，当引用某个对象时，使其引用数+1；引用结束时，使其引用数-1；当引用数为0时，delete掉实际对象。
根据前面的原理，引出两个问题，带着这两个问题，我们来看看Android是怎么实现的。
Ø 怎么管理引用数？
Ø 怎么判断引用开始和结束，怎么增减引用数？
2 Android智能指针原理
Android设计了基类RefBase，用以管理引用数，所有类必须从RefBase派生，RefBase是所有对象的始祖。
设计模板类sp、wp，用以引用实际对象，sp强引用和wp弱引用。sp、wp声明为栈对象，作用域结束时，自动释放，自动调用析构函数。因此，可以在sp、wp的构造函数中，增引用数；在析构函数中，减少引用计数。
专门设计weakref_impl类，该类是RefBase的内部类，用来做真正引用数管理，创建实际对象时，同时创建一个mRefs对象。不管是强引用和弱应用，都由mRefs来管理。
图2-1 展示Android智能指针的关系类图。
图 2‑1 Android智能指针关系图
看了智能指针的实现原理，我们来看看具体的实现是什么样的。
3 智能指针的实现
根据前面的原理，Android设计了强引用sp和弱引用wp，故实际对象的释放，可分为强引用控制和弱引用控制。所谓强引用控制，指的是强引用数mStrong为0时，释放实际对象；弱引用控制，则指的是弱引用数mWeak为0时，才释放实际对象。
下面将结合一些实例，分析具体的实现。我们先来看一段代码实例。
[代码实例1]
3.1 RefBase构造和mRefs
在实例代码中，我们先定义了一个类Sheep，从RefBase派生，创建了一个实际对象，pSheep 指向实际对象。
在构造Sheep的实际对象时，将调RefBase的构造函数。RefBase的构造函数如下，在构造函数中创建mRefs。
weakref_impl从weakref_type派生，mRefs才是真正的“管家”。
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
请注意这里的mFlags，默认值为0，可通过修改这个标志来设置是强引用控制，还是弱引用控制，代码如下：
[system/core/include/utils/RefBase.h]
mFlags默认为0，即OBJECT_LIFETIME_STRONG，强引用控制。设置为OBJECT_LIFETIME_WEAK时，为弱引用控制。可以通过extendObjectLifetime函数修改，代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
3.2 sp构造
接下来，我们创建了一个sp对象spSheep，这是一个栈对象，在其作用域结束后将自动释放，调用sp的析构函数。
[system/core/include/utils/StrongPointer.h]
other指向真正的Sheep对象，在sp的构造函数中，将other赋值给了sp的m_ptr，m-ptr就指向了真正的Sheep对象。
因而，other->incStrong(this)，实际就是Sheep的父类RefBase的incStrong函数，代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
在incStrong函数中调用refs 的incWeak函数，incWeak的代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
OK，sp构造完成，增加一次强引用。sp构造完成后，mRefs的强引用数变为1，弱引用数也变为1；第一次强引用时，回调onFirstRef()。
3.3 wp构造
接下来，我们创建了一个wp对象wpSheep，这是一个栈对象，在其作用域结束后将自动释放，调用wp的析构函数。
[system/core/include/utils/RefBase.h]
other指向真正的Sheep对象，在wp的构造函数中，将other赋值给了wp的m_ptr，m-ptr就指向了真正的Sheep对象。
因而，other-> createWeak (this)，实际就是Sheep的父类RefBase的createWeak函数，代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
reateWeak时，调用incWeak，最终的影响是弱引用数+1。现在，我们的实例中，强引用数为1，弱引用数为2。
返回值为mRefs，也就是m_refs和mRefs指向同一个weakref_impl对象，而mRefs的mBase指向真正的对象Sheep。因此此处的spSheep和wpSheep都是管理同一个真正的对象。
3.4 wp析构
继续看我们的实例代码，现在wpSheep的作用域结束，将调wp的析构函数，wp析构函数的代码如下：
[system/core/include/utils/RefBase.h]
在wp的析构函数中调用m_refs的decWeak函数。m_refs和mRef指向同一个weakref_impl对象，decWeak代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
wp析构，情况比较复杂，总的说来做了以下几件事：
Ø 弱引用数减1。
Ø 最后一次弱引用时，强引用控制，释放mRefs，若没有强引用，释放实际对象
Ø 最后一次弱引用时，弱引用控制，释放实际对象
就我们的实例来看，此时，强引用数为1，弱引用数为1，并没有任何释放。
3.5 sp析构
在我们的实例代码中，wp析构完后，sp的作用域也就结束了。此时，会调用sp的析构函数，代码如下：
[system/core/include/utils/StrongPointer.h]
在析构函数中调用m_ptr的decStrong函数，m_ptr指向实际对象。此处为Sheep的父类RefBase的decStrong函数，代码如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
refs的decWeak函数，前面wp析构的时候分析过，这里不再重复。sp析构完成，主要完成以下工作：
Ø 强引用数减1，弱引用数据减1。
Ø 最后一次强引用时，若是强引用控制，释放实际对象，释放mRefs，调用onLastStrongRef函数。
在我们的代码中，此时强引用数为0，弱引用数为0，实际对象的析构函数将被调用，mRefs将被释放。下面我看看实际对象的析构函数。
3.6 RefBase析构
实际对象的析构，先析构RefBase，RefBase的析构函数如下：
[system/core/libutils/RefBase.cpp]
OK，RefBase析构分析完了，在RefBase的析构函数中主要的工作就是释放mRefs指向的weakref_impl的对象。
到此，我们的实例代码分析完成，我们首先构造一个Sheep对象，pSheep指向实际对象。再分别构造一个强引用sp和一个弱引用wp，用以引用实际对象，实际对象的释放就由sp和wp控制，我们并没有显示的释放构造的pSheep指向的实际对象。
我们来看看实例代码1中，对象的构造和析构Log：
[示例代码1的Log]
3.7 实际对象的状态
通过前面的分析，我们可以绘制出实际对象的状态图，如下如所示：
图 3‑1 实际对象的状态图
4 智能指针的使用
前面我们通过示例代码1，知道了智能指针是怎么管理实际对象的，怎么控制实际对象的释放的。但是我们只是分析了其中的构造函数和析构函数，下面我们将对智能指针做全面的了解。
4.1 RefBase的特性
我们先看看RefBase的类图，如图4-1所示。
图 4‑1 RefBase类图
Ø 所有类须从RefBase派生，只有一个无参构造函数，RefBase析构函数需申明为virtual。
Ø 在构造函数中创建mRefs对象，为weakref_impl类型。
Ø 可以在派生类中通过函数extendObjectLifetime指定是强引用控制，还是弱引用控制，默认为强引用控制。
Ø 在析构函数中，判断是否释放mRefs。
Ø 私有的构造函数和赋值运算重载，不允许子类使用。
Ø 获取实际对象的强引用数getStrongCount