Android跨進(jìn)程通信IPC整體內(nèi)容如下
- 1、Android跨進(jìn)程通信IPC之1——Linux基礎(chǔ)
- 2、Android跨進(jìn)程通信IPC之2——Bionic
- 3、Android跨進(jìn)程通信IPC之3——關(guān)于"JNI"的那些事
- 4、Android跨進(jìn)程通信IPC之4——AndroidIPC基礎(chǔ)1
- 4、Android跨進(jìn)程通信IPC之4——AndroidIPC基礎(chǔ)2
- 5、Android跨進(jìn)程通信IPC之5——Binder的三大接口
- 6、Android跨進(jìn)程通信IPC之6——Binder框架
- 7、Android跨進(jìn)程通信IPC之7——Binder相關(guān)結(jié)構(gòu)體簡介
- 8、Android跨進(jìn)程通信IPC之8——Binder驅(qū)動
- 9、Android跨進(jìn)程通信IPC之9——Binder之Framework層C++篇1
- 9、Android跨進(jìn)程通信IPC之9——Binder之Framework層C++篇2
- 10、Android跨進(jìn)程通信IPC之10——Binder之Framework層Java篇
- 11、Android跨進(jìn)程通信IPC之11——AIDL
- 12、Android跨進(jìn)程通信IPC之12——Binder補(bǔ)充
- 13、Android跨進(jìn)程通信IPC之13——Binder總結(jié)
- 14、Android跨進(jìn)程通信IPC之14——其他IPC方式
- 15、Android跨進(jìn)程通信IPC之15——感謝
8 、Binder對象的寫入
前面說完了基本的數(shù)據(jù)傳輸流程，心里有了一個大致的流程，再來看一下Binder對象的傳輸。首先需要對Binder有一個概念，就是每一個java端的Binder對象(服務(wù)端)在初始化時都會對應(yīng)一個native對象，類型是BBinder，它繼承于IBinder類
時序圖如下：
通過 Parcel的writeStrongBinder方法將Binder對象序列化:
(1)、Parcel.writeStrongBinder(IBinder)
//Parcel.java
/**
* Write an object into the parcel at the current dataPosition(),
* growing dataCapacity() if needed.
*/
public final void writeStrongBinder(IBinder val) {
nativeWriteStrongBinder(mNativePtr, val);
}
private static native void nativeWriteStrongBinder(long nativePtr, IBinder val);
我們看到writeStrongBinder(IBinder)內(nèi)部是調(diào)用了native的方法nativeWriteStrongBinder(long,IBinder),這個方法對應(yīng)JNI的android_os_Parcel_writeStrongBinder()函數(shù)
(2)、android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr, jobject object)
代碼在android_os_Parcel.cpp 298行
static void android_os_Parcel_writeStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr, jobject object)
{
Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
if (parcel != NULL) {
const status_t err = parcel->writeStrongBinder(ibinderForJavaObject(env, object));
if (err != NO_ERROR) {
signalExceptionForError(env, clazz, err);
}
}
}
這里說下ibinderForJavaObject()函數(shù)，返回的是BBinder對象(實際上是JavaBBinder，它繼承自BBinder) 后面講解Binder的時候再詳細(xì)說
然后調(diào)用了Parcel-Native的writeStrongBinder函數(shù)
(3)、Parcel::writeStrongBinder
代碼在Parcel.cpp 872行
status_t Parcel::writeStrongBinder(const sp<IBinder>& val)
{
return flatten_binder(ProcessState::self(), val, this);
}
這塊代碼很簡單，主要是調(diào)用了flatten_binder()函數(shù)
這里說一下ProcessState::self() 是獲取ProcessState的單例方法
(4)、Parcel::flatten_binder(const sp<ProcessState>& /proc/, const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
代碼在Parcel.cpp 205行
status_t flatten_binder(const sp<ProcessState>& /*proc*/,
const sp<IBinder>& binder, Parcel* out)
{
flat_binder_object obj;
obj.flags = 0x7f | FLAT_BINDER_FLAG_ACCEPTS_FDS;
if (binder != NULL) {
//JavaBBinder返回的是this,也就是自己
IBinder *local = binder->localBinder();
//不是本地進(jìn)程，即跨進(jìn)程
if (!local) {
//分支一，如果local為空
BpBinder *proxy = binder->remoteBinder();
if (proxy == NULL) {
ALOGE("null proxy");
}
const int32_t handle = proxy ? proxy->handle() : 0;
obj.type = BINDER_TYPE_HANDLE;
obj.binder = 0; /* Don't pass uninitialized stack data to a remote process */
obj.handle = handle;
obj.cookie = 0;
} else {
//分支二，local不為空
//寫入JavaBBinder將對應(yīng)這一段
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
// 弱引用對象
obj.binder = reinterpret_cast<uintptr_t>(local->getWeakRefs());
// this 對象，BBinder本身
obj.cookie = reinterpret_cast<uintptr_t>(local);
}
} else {
obj.type = BINDER_TYPE_BINDER;
obj.binder = 0;
obj.cookie = 0;
}
return finish_flatten_binder(binder, obj, out);
}
這里主要是分別是本地Binder還是遠(yuǎn)程Binder，對兩種Binder采取了兩種不同的方式。
- Binder如果是JavaBBinder，則它的localBinder會返回localBinder。
- Binder如果是BpBinder，則它的localBinder會返回null
通過上文我們知道ibinderForJavaObject就返回JavaBBinder。所以我們知道走入分支二
flat_binder_object是Binder寫入對象的結(jié)構(gòu)體，它對應(yīng)著Binder。
- flat_binder_object的handle表示Binder對象在Binder驅(qū)動中的標(biāo)志，比如ServiceManager的handle為0。
- flat_binder_object的type表示當(dāng)前傳輸?shù)腂inder是本地的(同進(jìn)程)，還是一個Proxy(跨進(jìn)程)。
通過上面代碼我們知道這里取得的flat_binder_object對應(yīng)的值如下
- type為BINDER_TYPE_BINDER
- binder為reinterpret_cast(local->getWeakRefs());
- cookie為reinterpret_cast(local)
binder，cookie保存著Binder對象的指針。最后調(diào)用了finish_flatten_binder()函數(shù)
(5)、Parcel::finish_flatten_binder()函數(shù)
代碼在Parcel.cpp 199行
inline static status_t finish_flatten_binder(
const sp<IBinder>& /*binder*/, const flat_binder_object& flat, Parcel* out)
{
return out->writeObject(flat, false);
}
finish_flatten_binder()函數(shù)主要是調(diào)用writeObject()函數(shù)將flat_binder_object寫入到out里面里面，最終寫入到Binder驅(qū)動中，那我們繼續(xù)跟蹤writeObject()函數(shù)。
(6)、Parcel::writeObject()函數(shù)
代碼在Parcel.cpp 1035行
status_t Parcel::writeObject(const flat_binder_object& val, bool nullMetaData)
{
const bool enoughData = (mDataPos+sizeof(val)) <= mDataCapacity;
const bool enoughObjects = mObjectsSize < mObjectsCapacity;
//分支一
if (enoughData && enoughObjects) {
restart_write:
// mObjects 數(shù)據(jù)寫入
*reinterpret_cast<flat_binder_object*>(mData+mDataPos) = val;
// remember if it's a file descriptor
if (val.type == BINDER_TYPE_FD) {
if (!mAllowFds) {
// fail before modifying our object index
return FDS_NOT_ALLOWED;
}
mHasFds = mFdsKnown = true;
}
// Need to write meta-data?
if (nullMetaData || val.binder != 0) {
mObjects[mObjectsSize] = mDataPos;
acquire_object(ProcessState::self(), val, this, &mOpenAshmemSize);
mObjectsSize++;
}
return finishWrite(sizeof(flat_binder_object));
}
//分支二
if (!enoughData) {
const status_t err = growData(sizeof(val));
if (err != NO_ERROR) return err;
}
//分支三
if (!enoughObjects) {
size_t newSize = ((mObjectsSize+2)*3)/2;
if (newSize < mObjectsSize) return NO_MEMORY; // overflow
binder_size_t* objects = (binder_size_t*)realloc(mObjects, newSize*sizeof(binder_size_t));
if (objects == NULL) return NO_MEMORY;
mObjects = objects;
mObjectsCapacity = newSize;
}
goto restart_write;
}
finish_flatten_binder()函數(shù)主要是調(diào)用writeObject()函數(shù)
這里面有三個分支，我們就來依次說下
- 如果mData和mObjects空間足夠，則走分支一
- 如果mData空間不足，則擴(kuò)展空間，growData()函數(shù)看前面
- 如果mObjects空間不足，則擴(kuò)展空間，和mData空間擴(kuò)展基本相似
調(diào)用 * reinterpret_cast<flat_binder_object*>(mData+mDataPos) = val; 寫入mObject
最后調(diào)用finishWrite()函數(shù)，就是調(diào)整調(diào)整 mDataPos 和 mDataSize，上面已經(jīng)說過了，我就跟蹤了。至此整體寫入流程已經(jīng)完成了。
9 、Binder對象的讀出
Parcel對象的讀出，首先還是在Parcel.java這個類里面，對應(yīng)的方法是
時序圖如下：
9.1 Parcel.readStrongBinder()方法
/**
* Read an object from the parcel at the current dataPosition().
*/
public final IBinder readStrongBinder() {
return nativeReadStrongBinder(mNativePtr);
}
我們看到readStrongBinder()方法內(nèi)部調(diào)用了native的nativeReadStrongBinder()方法，
9.2 Parcel.nativeReadStrongBinder()方法
private static native IBinder nativeReadStrongBinder(long nativePtr);
而這個native方法又對應(yīng)這個JNI的一個方法，通過上文我們知道，對應(yīng)的是 /frameworks/base/core/jni/android_os_Parcel.cpp的android_os_Parcel_readStrongBinder()函數(shù)
9.3 android_os_Parcel_readStrongBinder()函數(shù)
代碼在android_os_Parcel.cpp 429行
static jobject android_os_Parcel_readStrongBinder(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong nativePtr)
{
Parcel* parcel = reinterpret_cast<Parcel*>(nativePtr);
if (parcel != NULL) {
return javaObjectForIBinder(env, parcel->readStrongBinder());
}
return NULL;
}
這個函數(shù)里面先調(diào)用了Parcel-Native的readStrongBinder()函數(shù)，然后又用這個函數(shù)的返回值作為參數(shù)調(diào)用了javaObjectForIBinder()函數(shù)。那我們就依次來看一下。
9.4 readStrongBinder()函數(shù)
代碼在Parcel.cpp 1134行
sp<IBinder> Parcel::readStrongBinder() const
{
sp<IBinder> val;
unflatten_binder(ProcessState::self(), *this, &val);
return val;
}
我們看到這個函數(shù)什么也沒做，主要就是調(diào)用了unflatten_binder()函數(shù)。
readStrongBinder 其實挺簡單的，是本地的可以直接用，遠(yuǎn)程的那個 getStrongProxyForHandle 也是放到后面 ServiceManager 再細(xì)說。到這里目標(biāo)進(jìn)程就收到原始進(jìn)程傳遞過來的 binder 對象了，然后可以轉(zhuǎn)化為 binder 的 interface 調(diào)用對應(yīng)的 IPC 接口。
PS:
這里說下，ProcessState::self()函數(shù)是返回的ProcessState的對象
那我們再來看下unflatten_binder()函數(shù)
9.5 unflatten_binder()函數(shù)
代碼在android_os_Parcel.cpp 293行
status_t unflatten_binder(const sp<ProcessState>& proc,
const Parcel& in, sp<IBinder>* out)
{
const flat_binder_object* flat = in.readObject(false);
if (flat) {
switch (flat->type) {
case BINDER_TYPE_BINDER:
//如果是Bn的話，本地直接強(qiáng)轉(zhuǎn)
*out = reinterpret_cast<IBinder*>(flat->cookie);
return finish_unflatten_binder(NULL, *flat, in);
case BINDER_TYPE_HANDLE:
//如果是Bp的話，要通過handle構(gòu)造一個遠(yuǎn)程的代理對象
*out = proc->getStrongProxyForHandle(flat->handle);
return finish_unflatten_binder(
static_cast<BpBinder*>(out->get()), *flat, in);
}
}
return BAD_TYPE;
}
這里說下這里的兩個分支
- BINDER_TYPE_BINDER分支：是Bn意味著是同一個進(jìn)程
- BINDER_TYPE_HANDLE分支：是Bp意味著是跨進(jìn)程
我們再來分下一下這個函數(shù)，主要就是兩個兩個流程
- 1、從Binder驅(qū)動中讀取一個flat_binder_object對象flat
- 2、根據(jù)flat對象的type值來分別處理。如果是BINDER_TYPE_BINDER，則使用cookie中的值，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成指針。如果是BINDER_TYPE_HANDLE，則使用Proxy，即通過getStringProxyForHandle()函數(shù)，并根據(jù)handle創(chuàng)建BpBinder。
ProcessState::getStrongProxyForHandle()函數(shù)后續(xù)講解Binder的時候再詳細(xì)講解，這里就不說了。那我們來看一下finish_unflatten_binder()
9.6 finish_unflatten_binder()函數(shù)
代碼在android_os_Parcel.cpp 286行
inline static status_t finish_unflatten_binder(
BpBinder* /*proxy*/, const flat_binder_object& /*flat*/,
const Parcel& /*in*/)
{
return NO_ERROR;
}
這行代碼很簡單，就是返回NO_ERROR。這時候我們回到了javaObjectForIBinder()函數(shù)。
9.7 javaObjectForIBinder()函數(shù)
javaObjectgForBinder與ibinderForJavaObject相對應(yīng)的，把IBinder對象轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的Java層的Object。這個函數(shù)是關(guān)鍵。
代碼在android_os_Parcel.cpp 547行
jobject javaObjectForIBinder(JNIEnv* env, const sp<IBinder>& val)
{
if (val == NULL) return NULL;
// One of our own!
if (val->checkSubclass(&gBinderOffsets)) {
//如果是本地的，那么會直接進(jìn)入這個部分代碼，因為這個val
//是寫入的時候的同一個對象，gBinderOffsets也是一致的。如
//果val是一種Poxy對象，則不然，會繼續(xù)往下執(zhí)行，找到一個
//Proxy對象
// One of our own!
jobject object = static_cast<JavaBBinder*>(val.get())->object();
LOGDEATH("objectForBinder %p: it's our own %p!\n", val.get(), object);
return object;
}
// For the rest of the function we will hold this lock, to serialize
// looking/creation of Java proxies for native Binder proxies.
AutoMutex _l(mProxyLock);
// Someone else's... do we know about it?
// BpBinder沒有帶proxy過來
jobject object = (jobject)val->findObject(&gBinderProxyOffsets);
if (object != NULL) {
jobject res = jniGetReferent(env, object);
if (res != NULL) {
ALOGV("objectForBinder %p: found existing %p!\n", val.get(), res);
return res;
}
LOGDEATH("Proxy object %p of IBinder %p no longer in working set!!!", object, val.get());
android_atomic_dec(&gNumProxyRefs);
val->detachObject(&gBinderProxyOffsets);
env->DeleteGlobalRef(object);
}
// 創(chuàng)建一個proxy
object = env->NewObject(gBinderProxyOffsets.mClass, gBinderProxyOffsets.mConstructor);
if (object != NULL) {
// 給object的相關(guān)字段賦值
LOGDEATH("objectForBinder %p: created new proxy %p !\n", val.get(), object);
// The proxy holds a reference to the native object.
// 把BpBinder(0) 賦值給BinderProxy的mObject
env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mObject, (jlong)val.get());
val->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
// The native object needs to hold a weak reference back to the
// proxy, so we can retrieve the same proxy if it is still active.
jobject refObject = env->NewGlobalRef(
env->GetObjectField(object, gBinderProxyOffsets.mSelf));
val->attachObject(&gBinderProxyOffsets, refObject,
jnienv_to_javavm(env), proxy_cleanup);
// Also remember the death recipients registered on this proxy
sp<DeathRecipientList> drl = new DeathRecipientList;
drl->incStrong((void*)javaObjectForIBinder);
env->SetLongField(object, gBinderProxyOffsets.mOrgue, reinterpret_cast<jlong>(drl.get()));
// Note that a new object reference has been created.
android_atomic_inc(&gNumProxyRefs);
incRefsCreated(env);
}
return object;
}
- 首先判斷是不是同一個進(jìn)程，如果是同一個進(jìn)程，則val是JavaBBinder。那么在checkSubclass()函數(shù)中，它所包含的gBinderOffsets指針參數(shù)傳入的gBinderOffsets的指針必然是同一個值，則滿足if條件，直接將指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為JavaBBinder，返回對應(yīng)的jobject。如果是不是同一個進(jìn)程，那么val也就是BpBinder。
- 其次，在BpBinder對象中查找是否保存相關(guān)的BinderProxy的對象，如果有，向Java層返回這個對象。如果沒有，則創(chuàng)建一個BinderProxy對象，并將新創(chuàng)建的BinderProxy對象，attach到BpBinder對象中。
在構(gòu)造Java對象的時候，上面用到了 binderproxy_offsets_t 結(jié)構(gòu)體 ，那我們就來看下這個結(jié)構(gòu)體
9.7.1 binderproxy_offsets_t 結(jié)構(gòu)體
代碼在android_os_Parcel.cpp 95行
static struct binderproxy_offsets_t
{
// Class state.
jclass mClass;
jmethodID mConstructor;
jmethodID mSendDeathNotice;
// Object state.
jfieldID mObject;
jfieldID mSelf;
jfieldID mOrgue;
} gBinderProxyOffsets;
gBinderProxyOffsets的初始化是在虛擬機(jī)啟動的時候（即在 AndroidRuntime::start），最終賦值是在android_os_Parcel.cpp 的中1254行的函數(shù)int_register_android_os_BinderProxy()中，代碼如下
static int int_register_android_os_BinderProxy(JNIEnv* env)
{
jclass clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Error");
1257 gErrorOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
clazz = FindClassOrDie(env, kBinderProxyPathName);
gBinderProxyOffsets.mClass = MakeGlobalRefOrDie(env, clazz);
gBinderProxyOffsets.mConstructor = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "<init>", "()V");
gBinderProxyOffsets.mSendDeathNotice = GetStaticMethodIDOrDie(env, clazz, "sendDeathNotice",
"(Landroid/os/IBinder$DeathRecipient;)V");
gBinderProxyOffsets.mObject = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mObject", "J");
gBinderProxyOffsets.mSelf = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mSelf",
"Ljava/lang/ref/WeakReference;");
gBinderProxyOffsets.mOrgue = GetFieldIDOrDie(env, clazz, "mOrgue", "J");
clazz = FindClassOrDie(env, "java/lang/Class");
gClassOffsets.mGetName = GetMethodIDOrDie(env, clazz, "getName", "()Ljava/lang/String;");
return RegisterMethodsOrDie(
env, kBinderProxyPathName,
gBinderProxyMethods, NELEM(gBinderProxyMethods));
}
通過上面代碼我們知道這個類型是android.os.BinderProxy，也就是說代理端Java層的對象是android.os.BinderProxy
9.8 總結(jié)
結(jié)合下面的關(guān)系圖，我們得出下面的邏輯關(guān)系:
- 每個進(jìn)程都會保存多個當(dāng)前調(diào)用過的BpBinder對象
- 每個BpBinder對象都會保存與之對應(yīng)的Java層的BinderProxy
將創(chuàng)建的BinderProxy attach到BpBinder的意義在于，通過這種方式，Java應(yīng)用層偏飯獲取同一個Service的IBinder時，獲取的是同一個BinderProxy。
10 Parcel讀取寫入總結(jié)
- 上面介紹了Parcel整個寫入讀取的流程，最后代替Binder傳輸?shù)氖?br> flat_binder_object。在Parcel-Native中，根據(jù)跨進(jìn)程和非跨進(jìn)程，flat_binder_object的值是不一樣的：跨進(jìn)程的時候flat_binder_object的type是BINDER_TYPE_HANDLE；非跨進(jìn)程的時候flat_binder_object的type是BINDER_TYPE_BINDER。在這里可以發(fā)現(xiàn)跨進(jìn)程與非跨進(jìn)程的時候傳輸數(shù)據(jù)的區(qū)別。客戶端的Parcel讀取Binder的時候，根據(jù)flat_binder_object的type值進(jìn)行區(qū)分對待，返回不同的內(nèi)容。而寫入的時候也是一樣的，根據(jù)是否是Proxy，來決定寫入HANDLE還是BINDER。最終這些內(nèi)容都會通過ioctl與Binder驅(qū)動進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所以最終處理不同進(jìn)程間的Binder數(shù)據(jù)傳輸處理也只能是Binder驅(qū)動了。
- Binder對象傳入Binder驅(qū)動最底層是轉(zhuǎn)化為flat_binder_object傳遞的。Parcel是根據(jù)從驅(qū)動中讀取的數(shù)據(jù)做出不同的處理，如果從Binder驅(qū)動中取出的flat_binder_object的type為BINDER_TYPE_HANDLE，則創(chuàng)建BpBinder，在Java層創(chuàng)建的BinderProxy返回，如果讀出的flat_binder_object的type為BINDER_TYPE_BINDER則直接使用cookie的指針，將它裝置轉(zhuǎn)為化JavaBBinder，在Java層為原來的Service的Binder對象(相同進(jìn)程)。
- 在 /frameworks/base/core/jni/android_util_Binder.cpp 中有兩個函數(shù)分別是ibinderForJavaObject()函數(shù)與javaObjectForIBinder()函數(shù)是相互對應(yīng)的，一個是把Native中對應(yīng)的IBinder對象化為Java對象，一個是將Java的對象轉(zhuǎn)為化Native中對應(yīng)的IBinder對象
五、智能指針
Java和C/C++的一個重大區(qū)別，就是它沒有"指針"的概念，這并不代表Java不需要只用指針，而是將這個"超級武器隱藏了"。如果大家使用C/C++開發(fā)過一些大型項目，就會知道一個比較頭疼的問題——指針異常。所以Java以其他更"安全"的形式向開發(fā)人員提供了隱形的"指針"，使得用戶既能享受到指針的強(qiáng)大功能，又能盡量避免指針帶來的問題。
(一)、C/C++中常見的指針問題
1、指針沒有初始化
對指針進(jìn)行初始化是程序員必須養(yǎng)成的良好習(xí)慣，也是指針問題中最容易解決和控制的一個問題
2、new了對象沒有及時delete
動態(tài)分配內(nèi)存的對象，其實聲明周期的控制不當(dāng)常常會引起不少麻煩。如果只有一個程序員在維護(hù)時，問題通常不大，因為只要稍微留心就可以實現(xiàn)new和delete的配套操作；但是如果一個大型工程(特別是多滴協(xié)同研發(fā)的軟件項目)，由于溝通的不及時或者人員素質(zhì)的殘差不起，就很可能會出現(xiàn)動態(tài)分配的內(nèi)存沒有回收的情況——造成的內(nèi)存泄露問題往往是致命的。
3、野指針
假設(shè)1：我們new了一個對象A，并將指針ptr指向這個新是對象(即ptr= new )。當(dāng)對A使用結(jié)束后，我們也主動delete了A，但是唯一沒做的是將ptr指針置空，那么可能出現(xiàn)什么問題？沒錯，就是野指針。因此如果有"第三方"視圖用ptr來使用內(nèi)存對象，它首先通過判斷發(fā)現(xiàn)ptr不為空，自然而然的就認(rèn)為這個對象還是存在的，其結(jié)果就是導(dǎo)致死機(jī)。
假設(shè)2：假設(shè)ptr1和ptr2都指向?qū)ο驛，后來我們通過ptr1釋放了A的內(nèi)存空間，并且將ptr1也置為null；但是ptr2并不知道它所指向的內(nèi)存對象已經(jīng)不存在了，此時如果ptr2來訪問A也會導(dǎo)致死機(jī)
(二)、我們設(shè)計的解決方案
上面分析了C/C++指針的問題。如果讓我們設(shè)計Android的智能指針，怎么做才能防止以上幾個問題？解決方案思路如下:
- 問題1的解決方案：這個簡單，只要讓指針在創(chuàng)建時設(shè)置為null即可
- 問題2的解決方案：比較復(fù)雜，既然是智能指針就為意味著它應(yīng)該是一個"雷鋒"，盡可能自動的實現(xiàn)new和delete的相應(yīng)工作，那什么時候應(yīng)該delete一個內(nèi)存對象呢？肯定是"不需要的時候"(其實是個廢話)。那怎么來分別什么是"需要"和"不需要"？在C/C++中，我們一般認(rèn)為：當(dāng)一個指針指向一個object的時候，這個內(nèi)存對象就是"需要"的，當(dāng)這個指針接觸了與內(nèi)存對象的關(guān)系，我們就認(rèn)為這個內(nèi)存對象已經(jīng)"不需要"了。所以我們想到用一個布爾類型變量來保存即可。
- 問題3的解決方案：問題又來了，當(dāng)有兩個指針及兩個以上指針同時使用這個內(nèi)存怎么辦，用布爾類型肯定是不行的。所以我們要用一個計數(shù)器來記錄這個內(nèi)存對象"被需要"的個數(shù)即可，當(dāng)這個計數(shù)器遞減到零時，就說明這個內(nèi)存對象應(yīng)該"壽終正寢"了。這就是在很多領(lǐng)域了都得到廣泛應(yīng)用的"引用計數(shù)"的概念。如下圖
那Android到底是怎么設(shè)計的？
(三)、Android智能指針的原理
重點強(qiáng)調(diào) ：
智能指針是一個對象，而不是一個指針。
- Android設(shè)計了基類RefBase，用以管理引用數(shù)，所有類必須從RefBase派生，RefBase是所有對象的始祖。
- 設(shè)計模板類sp、wp，用以引用實際對象，sp強(qiáng)引用和wp弱引用。sp、wp聲明為棧對象，作用域結(jié)束時，自動釋放，自動調(diào)用機(jī)析構(gòu)函數(shù)。因此可以在sp、wp的構(gòu)造函數(shù)中，增加引用計數(shù)，在析構(gòu)函數(shù)中，減少引用計數(shù)。
- 專門設(shè)計weakref_impl類，該類是RefBase的累不累，用來做真正的引用數(shù)管理，都有mRef來管理
Android智能指針的關(guān)系圖：
(四)、Android智能指針的源碼位置
android中的智能指針的主要代碼是：RefBase.h和RefBase.cpp StrongPointer.h 這三個文件，他們分別位于：
RefBase.cpp：Android源碼目錄 /system/core/libutils/RefBase.cp
RefBase.h：Android源碼目錄 /system/core/include/utils/RefBase.h
StrongPointer.h：Android源碼目錄/system/core/include/utils/StrongPointer.h
鏈接如下
(五)、強(qiáng)指針sp
看到sp，很多人會以為是StrongPointer的縮寫。與sp對應(yīng)的是wp，我們將會在下一節(jié)講解。
先來看下源碼：
///system/core/include/utils/StrongPointer.h 58行
template<typename T>
class sp {
public:
inline sp() : m_ptr(0) { }
sp(T* other); //常用的構(gòu)造函數(shù)
sp(const sp<T>& other);
template<typename U> sp(U* other);
template<typename U> sp(const sp<U>& other);
~sp(); //析構(gòu)函數(shù)
// Assignment
sp& operator = (T* other); // 重載運(yùn)算符"="
sp& operator = (const sp<T>& other);
template<typename U> sp& operator = (const sp<U>& other);
template<typename U> sp& operator = (U* other);
//! Special optimization for use by ProcessState (and nobody else).
void force_set(T* other);
// Reset
void clear();
// Accessors
inline T& operator* () const { return *m_ptr; } // 重載運(yùn)算符 " * "
inline T* operator-> () const { return m_ptr; } // 重載運(yùn)算符" -> "
inline T* get() const { return m_ptr; }
// Operators
COMPARE(==)
COMPARE(!=)
COMPARE(>)
COMPARE(<)
COMPARE(<=)
COMPARE(>=)
private:
template<typename Y> friend class sp;
template<typename Y> friend class wp;
void set_pointer(T* ptr);
T* m_ptr;
};
通過閱讀源碼，我們知道這個sp類的設(shè)計和我們之前想象的基本一致，比如運(yùn)算符的實現(xiàn)為：
//system/core/include/utils/StrongPointer.h 157行
template<typename T>
sp<T>& sp<T>::operator =(T* other) {
if (other)
other->incStrong(this); //增加引用計數(shù)
if (m_ptr)
m_ptr->decStrong(this); // 減少引用計數(shù)
m_ptr = other;
return *this;
}
上面的diamante同時考慮了對一個智能指針重復(fù)賦值的情況。即當(dāng)m_ptr不為空時，要先撤銷它之前指向的內(nèi)存對象，然后才能賦予其新值。另外為sp分配一個內(nèi)存對象，不一定要通過操作運(yùn)算符(比如等號)，它的構(gòu)造函數(shù)也是可以的。比如下面這段代碼
//system/core/include/utils/StrongPointer.h 112行
template<typename T>
sp<T>::sp(T* other)
: m_ptr(other) {
if (other)
other->incStrong(this); //因為是構(gòu)造函數(shù)，所以不同擔(dān)心mptr之前已經(jīng)賦值過
}
這時候m_ptr就不用先置為null，可以直接指向目標(biāo)對象。而析構(gòu)函數(shù)的做法和我們的預(yù)想也是一樣。
template<typename T>
sp<T>::~sp() {
if (m_ptr)
m_ptr->decStrong(this);
}
(六)、弱指針wp
1、弱引用產(chǎn)生的背景：
在前面討論之智能指針的"設(shè)計理念"時，其實是以強(qiáng)指針為原型逐步還原出智能指針作者的"意圖'，那么"弱指針"又由什么作用?
其實弱指針主要是為了解決一個問題？那是什么問題那？有這么一種情況：父對象指向子對象child，然后子對象又指向父對象，這就存在了虛幻引用的現(xiàn)象。比如有兩個class
struct Parent
{
Child *myson;
}
struct Child
{
Parent *myfather;
}
這樣就會產(chǎn)生上面的問題。如果不考慮智能指針，這樣的情況不會導(dǎo)致任何問題，但是在智能指針的場景下，就要注意了，因為Parent指向了Child，所以Child的引用計數(shù)器不為零。同時又由于Child指向了Parent，所以Parent的引用器不會為零。這有點類似于Java中的死鎖了。因為內(nèi)存回收者返現(xiàn)兩者都是"被需要"的狀態(tài)，當(dāng)然不能釋放，從而形成了惡性循環(huán)。
為了解決上面這個問題，產(chǎn)生了"弱引用"。具體措施如下：
Parent使用強(qiáng)指針來引用Child，而Child只使用弱引用來指向父Parent類。雙方規(guī)定當(dāng)強(qiáng)引用計數(shù)器為0時，不論弱引用是否為0，都可以delete自己(Android系統(tǒng)中這個規(guī)定是可以調(diào)整的，后面有介紹)。這樣只要一方得到了釋放了，就可以成功避免死鎖。當(dāng)然這樣就會造成野指針。是的，比如Parent因為因為強(qiáng)指針計數(shù)器計數(shù)已經(jīng)到0了，根據(jù)規(guī)則生命周期就結(jié)束了。但是此時Child還持有父類的弱引用，顯然如果Child此時用這個指針訪問Parent會引發(fā)致命的問題。為了別面這個問題，我們還規(guī)定： 弱指針必須先升級為強(qiáng)指針，才能訪問它所指向的目標(biāo)對象。
所以我們也可以說，若指針的主要使用就是解決循環(huán)引用的問題。下面具體看看它和強(qiáng)指針的區(qū)別。我們先從代碼上看
2、wp的源碼解析：
代碼在RefBase.h 215行
template <typename T>
class wp
{
public:
typedef typename RefBase::weakref_type weakref_type;
inline wp() : m_ptr(0) { }
wp(T* other); //構(gòu)造函數(shù)
wp(const wp<T>& other);
wp(const sp<T>& other);
template<typename U> wp(U* other);
template<typename U> wp(const sp<U>& other);
template<typename U> wp(const wp<U>& other);
~wp();
// Assignment
wp& operator = (T* other); //運(yùn)算符重載
wp& operator = (const wp<T>& other);
wp& operator = (const sp<T>& other);
template<typename U> wp& operator = (U* other);
template<typename U> wp& operator = (const wp<U>& other);
template<typename U> wp& operator = (const sp<U>& other);
void set_object_and_refs(T* other, weakref_type* refs);
// promotion to sp
sp<T> promote() const; //升級為強(qiáng)指針
// Reset
void clear();
// Accessors
inline weakref_type* get_refs() const { return m_refs; }
inline T* unsafe_get() const { return m_ptr; }
// Operators
COMPARE_WEAK(==)
COMPARE_WEAK(!=)
COMPARE_WEAK(>)
COMPARE_WEAK(<)
COMPARE_WEAK(<=)
COMPARE_WEAK(>=)
inline bool operator == (const wp<T>& o) const {
return (m_ptr == o.m_ptr) && (m_refs == o.m_refs);
}
template<typename U>
inline bool operator == (const wp<U>& o) const {
return m_ptr == o.m_ptr;
}
inline bool operator > (const wp<T>& o) const {
return (m_ptr == o.m_ptr) ? (m_refs > o.m_refs) : (m_ptr > o.m_ptr);
}
template<typename U>
inline bool operator > (const wp<U>& o) const {
return (m_ptr == o.m_ptr) ? (m_refs > o.m_refs) : (m_ptr > o.m_ptr);
}
inline bool operator < (const wp<T>& o) const {
return (m_ptr == o.m_ptr) ? (m_refs < o.m_refs) : (m_ptr < o.m_ptr);
}
template<typename U>
inline bool operator < (const wp<U>& o) const {
return (m_ptr == o.m_ptr) ? (m_refs < o.m_refs) : (m_ptr < o.m_ptr);
}
inline bool operator != (const wp<T>& o) const { return m_refs != o.m_refs; }
template<typename U> inline bool operator != (const wp<U>& o) const { return !operator == (o); }
inline bool operator <= (const wp<T>& o) const { return !operator > (o); }
template<typename U> inline bool operator <= (const wp<U>& o) const { return !operator > (o); }
inline bool operator >= (const wp<T>& o) const { return !operator < (o); }
template<typename U> inline bool operator >= (const wp<U>& o) const { return !operator < (o); }
private:
template<typename Y> friend class sp;
template<typename Y> friend class wp;
T* m_ptr;
weakref_type* m_refs;
};
通過和sp相比，我們發(fā)現(xiàn)有如下區(qū)別：
- 除了指向目標(biāo)對象的m_ptr外，wp另外有一個m_refs指針，類型為weakref_type。
- 沒有重載 " -> " 、" * " 等運(yùn)算符。
- 有一個prmote方法將wp提升為sp。
- 目標(biāo)對象的父類不是LightRefBase，而是RefBase
3、wp的構(gòu)造函數(shù)：
template<typename T>
wp<T>::wp(T* other)
: m_ptr(other)
{
if (other) m_refs = other->createWeak(this);
}
通過和強(qiáng)指針的中的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行對比，我們發(fā)現(xiàn)，wp并沒有直接增加目標(biāo)對象的引用計數(shù)值，而是調(diào)用了createWeak()函數(shù)。這個函數(shù)是RefBase類的
那我們來看下RefBase類
3.1RefBase類
在代碼在RefBase.h 69行
class RefBase
{
public:
void incStrong(const void* id) const; //增加強(qiáng)引用計數(shù)器的值
void decStrong(const void* id) const; //減少強(qiáng)引用計數(shù)器的值
void forceIncStrong(const void* id) const;
//! DEBUGGING ONLY: Get current strong ref count.
int32_t getStrongCount() const;
class weakref_type //嵌套類，wp中用到的就是這個類
{
public:
RefBase* refBase() const;
void incWeak(const void* id); //增加弱引用計數(shù)器的值
void decWeak(const void* id); //減少弱引用計數(shù)器的值
// acquires a strong reference if there is already one.
bool attemptIncStrong(const void* id);
// acquires a weak reference if there is already one.
// This is not always safe. see ProcessState.cpp and BpBinder.cpp
// for proper use.
bool attemptIncWeak(const void* id);
//! DEBUGGING ONLY: Get current weak ref count.
int32_t getWeakCount() const;
//! DEBUGGING ONLY: Print references held on object.
void printRefs() const;
//! DEBUGGING ONLY: Enable tracking for this object.
// enable -- enable/disable tracking
// retain -- when tracking is enable, if true, then we save a stack trace
// for each reference and dereference; when retain == false, we
// match up references and dereferences and keep only the
// outstanding ones.
void trackMe(bool enable, bool retain);
};
weakref_type* createWeak(const void* id) const;
weakref_type* getWeakRefs() const;
//! DEBUGGING ONLY: Print references held on object.
inline void printRefs() const { getWeakRefs()->printRefs(); }
//! DEBUGGING ONLY: Enable tracking of object.
inline void trackMe(bool enable, bool retain)
{
getWeakRefs()->trackMe(enable, retain);
}
typedef RefBase basetype;
protected:
RefBase(); //構(gòu)造函數(shù)
virtual ~RefBase(); //析構(gòu)函數(shù)
//! Flags for extendObjectLifetime()
// 以下參數(shù)用于修改object的生命周期
enum {
OBJECT_LIFETIME_STRONG = 0x0000,
OBJECT_LIFETIME_WEAK = 0x0001,
OBJECT_LIFETIME_MASK = 0x0001
};
void extendObjectLifetime(int32_t mode);
//! Flags for onIncStrongAttempted()
enum {
FIRST_INC_STRONG = 0x0001
};
virtual void onFirstRef();
virtual void onLastStrongRef(const void* id);
virtual bool onIncStrongAttempted(uint32_t flags, const void* id);
virtual void onLastWeakRef(const void* id);
private:
friend class weakref_type;
class weakref_impl;
RefBase(const RefBase& o);
RefBase& operator=(const RefBase& o);
private:
friend class ReferenceMover;
static void renameRefs(size_t n, const ReferenceRenamer& renamer);
static void renameRefId(weakref_type* ref,
const void* old_id, const void* new_id);
static void renameRefId(RefBase* ref,
const void* old_id, const void* new_id);
weakref_impl* const mRefs;
};
RefBase嵌套了一個重要的類weakref_type，也就是前面的m_refs指針?biāo)鶎俚念愋汀efBase中還有一個mRefs的成員變量，類型為weakref_impl。從名稱上來看，它應(yīng)該是weak_type的實現(xiàn)類。
3.2 weakref_impl類
在代碼在RefBase.cpp 64行
class RefBase::weakref_impl : public RefBase::weakref_type
{
public:
volatile int32_t mStrong; //強(qiáng)引用計數(shù)器的值
volatile int32_t mWeak; //弱引用計數(shù)器的值
RefBase* const mBase;
volatile int32_t mFlags;
#if !DEBUG_REFS //非Debug模式下，DEBUG_REFS是個宏
weakref_impl(RefBase* base)
: mStrong(INITIAL_STRONG_VALUE)
, mWeak(0)
, mBase(base)
, mFlags(0)
{
}
void addStrongRef(const void* /*id*/) { }
void removeStrongRef(const void* /*id*/) { }
void renameStrongRefId(const void* /*old_id*/, const void* /*new_id*/) { }
void addWeakRef(const void* /*id*/) { }
void removeWeakRef(const void* /*id*/) { }
void renameWeakRefId(const void* /*old_id*/, const void* /*new_id*/) { }
void printRefs() const { }
void trackMe(bool, bool) { }
#else //debug的情況下
weakref_impl(RefBase* base)
: mStrong(INITIAL_STRONG_VALUE)
, mWeak(0)
, mBase(base)
, mFlags(0)
, mStrongRefs(NULL)
, mWeakRefs(NULL)
, mTrackEnabled(!!DEBUG_REFS_ENABLED_BY_DEFAULT)
, mRetain(false)
{
}
~weakref_impl()
{
bool dumpStack = false;
if (!mRetain && mStrongRefs != NULL) {
dumpStack = true;
ALOGE("Strong references remain:");
ref_entry* refs = mStrongRefs;
while (refs) {
char inc = refs->ref >= 0 ? '+' : '-';
ALOGD("\t%c ID %p (ref %d):", inc, refs->id, refs->ref);
#if DEBUG_REFS_CALLSTACK_ENABLED
refs->stack.log(LOG_TAG);
#endif
refs = refs->next;
}
}
if (!mRetain && mWeakRefs != NULL) {
dumpStack = true;
ALOGE("Weak references remain!");
ref_entry* refs = mWeakRefs;
while (refs) {
char inc = refs->ref >= 0 ? '+' : '-';
ALOGD("\t%c ID %p (ref %d):", inc, refs->id, refs->ref);
#if DEBUG_REFS_CALLSTACK_ENABLED
refs->stack.log(LOG_TAG);
#endif
refs = refs->next;
}
}
if (dumpStack) {
ALOGE("above errors at:");
CallStack stack(LOG_TAG);
}
}
void addStrongRef(const void* id) {
//ALOGD_IF(mTrackEnabled,
// "addStrongRef: RefBase=%p, id=%p", mBase, id);
addRef(&mStrongRefs, id, mStrong);
}
void removeStrongRef(const void* id) {
//ALOGD_IF(mTrackEnabled,
// "removeStrongRef: RefBase=%p, id=%p", mBase, id);
if (!mRetain) {
removeRef(&mStrongRefs, id);
} else {
addRef(&mStrongRefs, id, -mStrong);
}
}
void renameStrongRefId(const void* old_id, const void* new_id) {
//ALOGD_IF(mTrackEnabled,
// "renameStrongRefId: RefBase=%p, oid=%p, nid=%p",
// mBase, old_id, new_id);
renameRefsId(mStrongRefs, old_id, new_id);
}
void addWeakRef(const void* id) {
addRef(&mWeakRefs, id, mWeak);
}
void removeWeakRef(const void* id) {
if (!mRetain) {
removeRef(&mWeakRefs, id);
} else {
addRef(&mWeakRefs, id, -mWeak);
}
}
void renameWeakRefId(const void* old_id, const void* new_id) {
renameRefsId(mWeakRefs, old_id, new_id);
}
void trackMe(bool track, bool retain)
{
mTrackEnabled = track;
mRetain = retain;
}
void printRefs() const
{
String8 text;
{
Mutex::Autolock _l(mMutex);
char buf[128];
sprintf(buf, "Strong references on RefBase %p (weakref_type %p):\n", mBase, this);
text.append(buf);
printRefsLocked(&text, mStrongRefs);
sprintf(buf, "Weak references on RefBase %p (weakref_type %p):\n", mBase, this);
text.append(buf);
printRefsLocked(&text, mWeakRefs);
}
{
char name[100];
snprintf(name, 100, DEBUG_REFS_CALLSTACK_PATH "/%p.stack", this);
int rc = open(name, O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, 644);
if (rc >= 0) {
write(rc, text.string(), text.length());
close(rc);
ALOGD("STACK TRACE for %p saved in %s", this, name);
}
else ALOGE("FAILED TO PRINT STACK TRACE for %p in %s: %s", this,
name, strerror(errno));
}
}
private:
struct ref_entry
{
ref_entry* next;
const void* id;
#if DEBUG_REFS_CALLSTACK_ENABLED
CallStack stack;
#endif
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;
// Reference count at the time of the snapshot, but before the
// update. Positive value means we increment, negative--we
// decrement the reference count.
ref->ref = mRef;
ref->id = id;
#if DEBUG_REFS_CALLSTACK_ENABLED
ref->stack.update(2);
#endif
ref->next = *refs;
*refs = ref;
}
}
void removeRef(ref_entry** refs, const void* id)
{
if (mTrackEnabled) {
AutoMutex _l(mMutex);
ref_entry* const head = *refs;
ref_entry* ref = head;
while (ref != NULL) {
if (ref->id == id) {
*refs = ref->next;
delete ref;
return;
}
refs = &ref->next;
ref = *refs;
}
ALOGE("RefBase: removing id %p on RefBase %p"
"(weakref_type %p) that doesn't exist!",
id, mBase, this);
ref = head;
while (ref) {
char inc = ref->ref >= 0 ? '+' : '-';
ALOGD("\t%c ID %p (ref %d):", inc, ref->id, ref->ref);
ref = ref->next;
}
CallStack stack(LOG_TAG);
}
}
void renameRefsId(ref_entry* r, const void* old_id, const void* new_id)
{
if (mTrackEnabled) {
AutoMutex _l(mMutex);
ref_entry* ref = r;
while (ref != NULL) {
if (ref->id == old_id) {
ref->id = new_id;
}
ref = ref->next;
}
}
}
void printRefsLocked(String8* out, const ref_entry* refs) const
{
char buf[128];
while (refs) {
char inc = refs->ref >= 0 ? '+' : '-';
sprintf(buf, "\t%c ID %p (ref %d):\n",
inc, refs->id, refs->ref);
out->append(buf);
#if DEBUG_REFS_CALLSTACK_ENABLED
out->append(refs->stack.toString("\t\t"));
#else
out->append("\t\t(call stacks disabled)");
#endif
refs = refs->next;
}
}
mutable Mutex mMutex;
ref_entry* mStrongRefs;
ref_entry* mWeakRefs;
bool mTrackEnabled;
// Collect stack traces on addref and removeref, instead of deleting the stack references
// on removeref that match the address ones.
bool mRetain;
#endif
};
- 從開頭的幾個變量大概可以猜出weakref_impl所做的工作，其中mStrong用于強(qiáng)引用計數(shù)，mWeak用于弱引用計數(shù)。宏DEBUG_REFS用于指示release或debug版本，可以看出，在release版本下，addStrongRef,removeStrongRef相關(guān)的一系列方法都沒有具體實現(xiàn)，也就是說，這些方法實際上是用于調(diào)試的，我們在分析時完全可以用戶例會。這樣一來，整體分析也清晰了很多。
- Debug和Release版本都將mStrong初始化為INITIAL_STRONG_VALUE。這個值定義如下：
在代碼在RefBase.cpp 640行
#define INITIAL_STRONG_VALUE (1<<28)
而mWeak則初始化為0。上面的代碼并沒有引用計數(shù)器相關(guān)控制的實現(xiàn)，真正有用的代碼在類聲明的外面。比如我們在wp構(gòu)造函數(shù)中遇到的createWeak函數(shù)，那讓我們來看一下RefBase::createWeak()函數(shù)
3.3 RefBase::createWeak()函數(shù)
在代碼在RefBase.cpp 572行
RefBase::weakref_type* RefBase::createWeak(const void* id) const
{
mRefs->incWeak(id); //增加弱引用計數(shù)
return mRefs; //直接返回weakref_type對象
}
這個函數(shù)先增加了mRefs(也就是weak_impl類型成員變量)中的弱引用計數(shù)值，然后返回這個mRefs。
3.4 wp與RefBase
關(guān)于類的關(guān)系圖如下
- 首先 wp中的m_ptr還是要指向目標(biāo)對象(繼承自RefBase)。RefBase提供了弱引用控制以及其他新的功能。
- 其次 因為RefBase需要處理多種計數(shù)類型，所以RefBase不直接使用int來保存應(yīng)用計數(shù)器中的計數(shù)值，而是采用了weakref_type的計數(shù)器。另外wp也同時保存了這個計數(shù)器的地址，也就是wp中的m_refs和RefBase中的mRefs都指向了計數(shù)器。其中wp是通過構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用目標(biāo)對象的createWeak來獲取計數(shù)器地址的，而計數(shù)器本身是由RefBase在構(gòu)造時創(chuàng)建的。
- 整個wp機(jī)制看起來很復(fù)雜，但與強(qiáng)指針相比實際上只是啟動了一個新的計數(shù)器weakref_impl而已，其他所有工作都是圍繞如何操作這個計數(shù)器而展開的。雖然weakref_impl是RefBase的成員變量，但是wp也可以直接控制它，所以整個邏輯顯得稍微有點混亂。
在createWeak中，mRefs通過incWeak增加了計數(shù)器的弱引用。代碼如下：
在代碼在RefBase.cpp 391行
void RefBase::weakref_type::incWeak(const void* id)
{
weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this);
impl->addWeakRef(id);
const int32_t c __unused = android_atomic_inc(&impl->mWeak);
ALOG_ASSERT(c >= 0, "incWeak called on %p after last weak ref", this);
}
這個函數(shù)真真的有用的語句就是android_atomic_inc(&impl->mWeak); ，它增加了mWeak計數(shù)器的值，而其他都與調(diào)試有關(guān)。
這樣當(dāng)wp構(gòu)造完成以后，RefBase所持有的weakref_type計算器中的mWeak就為1。后面如果有新的wp指向這個目標(biāo)對象，mWeak還會持續(xù)增加。
上面是wp增加引用的邏輯，那么如果sp指向它會怎么樣？上面我們已經(jīng)說了sp會調(diào)用目標(biāo)對象的incStrong方法來增加強(qiáng)引用計數(shù)器的值，當(dāng)目標(biāo)對象繼承自RefBase時，這個函數(shù)實現(xiàn)是
3.5 incStrong()函數(shù)
在代碼在RefBase.cpp 572行
void RefBase::incStrong(const void* id) const
{
weakref_impl* const refs = mRefs;
refs->incWeak(id); //增加弱引用計數(shù)值
refs->addStrongRef(id);
const int32_t c = android_atomic_inc(&refs->mStrong); //增加強(qiáng)引用計數(shù)器的值
ALOG_ASSERT(c > 0, "incStrong() called on %p after last strong ref", refs);
#if PRINT_REFS
ALOGD("incStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, c);
#endif
//判斷是否不是第一次
if (c != INITIAL_STRONG_VALUE) {
//不是第一次，直接返回
return;
}
android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &refs->mStrong);
refs->mBase->onFirstRef();
}
其實核心就兩行代碼
refs->incWeak(id);
const int32_t c = android_atomic_inc(&refs->mStrong);
其實也就是同時增加弱引用和強(qiáng)引用的計數(shù)器的值。然后還要判斷目標(biāo)對象是不是第一次被引用，其中C的變量得到的是"增加之前的值"，因而如果等于INITIAL_STRONG_VALUE就說明是第一次。這時候一方面回調(diào)onFirseRef通過對象自己被引用，另一方面要對mStrong值做下小調(diào)整。因為mStrong先是被置為INITIAL_STRONG_VALUE=1<<28，那么當(dāng)一次增加時，它就是1<<28+1，所以還要再次減掉INITIAL_STRONG_VALUE才能得到1。
4、對象釋放
現(xiàn)在我們再來分析下目標(biāo)對象在什么情況下會被釋放。無非就是考察減少強(qiáng)弱引用時系統(tǒng)所遵循的規(guī)則，如下所示是decStrong的情況。
在代碼在RefBase.cpp 341行
void RefBase::decStrong(const void* id) const
{
weakref_impl* const refs = mRefs;
refs->removeStrongRef(id);
//減少強(qiáng)引用計數(shù)器的值
const int32_t c = android_atomic_dec(&refs->mStrong);
#if PRINT_REFS
ALOGD("decStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, c);
#endif
ALOG_ASSERT(c >= 1, "decStrong() called on %p too many times", refs);
if (c == 1) {
//減少強(qiáng)引用計數(shù)器的值已經(jīng)降為0
//通知事件
refs->mBase->onLastStrongRef(id);
if ((refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_MASK) == OBJECT_LIFETIME_STRONG) {
//刪除對象
delete this;
}
}
//減少弱引用計數(shù)器的值
refs->decWeak(id);
}
整體流程如下：
- 首先減少mStrong計數(shù)器。
- 如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)減到0（即c==1），就要回調(diào)onLastStrongRef通知這一事件，然后執(zhí)行刪除操作(如果標(biāo)志是OBJECT_LIFETIME_STRONG)。
- 最后減少弱引用計數(shù)器的值
PS:特別注意，減少弱引用計數(shù)器的值還要同時減少弱引用計數(shù)器的值，即最后decWeak(id)。
4.1、decWeak()函數(shù)
在代碼在RefBase.cpp 400行，實現(xiàn)代碼如下：
void RefBase::weakref_type::decWeak(const void* id)
{
weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this);
impl->removeWeakRef(id);
//減少弱引用的值
const int32_t c = android_atomic_dec(&impl->mWeak);
ALOG_ASSERT(c >= 1, "decWeak called on %p too many times", this);
if (c != 1) return;
if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) == OBJECT_LIFETIME_STRONG) {
// This is the regular lifetime case. The object is destroyed
// when the last strong reference goes away. Since weakref_impl
// outlive the object, it is not destroyed in the dtor, and
// we'll have to do it here.
if (impl->mStrong == INITIAL_STRONG_VALUE) {
// Special case: we never had a strong reference, so we need to
// destroy the object now.
delete impl->mBase;
} else {
// ALOGV("Freeing refs %p of old RefBase %p\n", this, impl->mBase);
delete impl;
}
} else {
// less common case: lifetime is OBJECT_LIFETIME_{WEAK|FOREVER}
impl->mBase->onLastWeakRef(id);
if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_MASK) == OBJECT_LIFETIME_WEAK) {
// this is the OBJECT_LIFETIME_WEAK case. The last weak-reference
// is gone, we can destroy the object.
delete impl->mBase;
}
}
}
通過閱讀上面的代碼，我們發(fā)現(xiàn)
- 首先 顯示減少mWeak計數(shù)器的值
- 其次 如果發(fā)現(xiàn)是0(即c==1)，就直接返回
- 如果發(fā)現(xiàn)不是0(即 c！=1)，則根據(jù)LIFETIME標(biāo)志分別處理。
4.2、LIEFTIME的標(biāo)志
LIEFTIME的標(biāo)志是一個枚舉類，代碼如下
在代碼在RefBase.h 132行
//! Flags for extendObjectLifetime()
enum {
OBJECT_LIFETIME_STRONG = 0x0000,
OBJECT_LIFETIME_WEAK = 0x0001,
OBJECT_LIFETIME_MASK = 0x0001
};
每個目標(biāo)對象都可以通過以下方法來更改它的引用規(guī)則
在代碼在RefBase.cpp 609行
void RefBase::extendObjectLifetime(int32_t mode)
{
android_atomic_or(mode, &mRefs->mFlags);
}
所以實際上就是改變了mFlags標(biāo)志值——默認(rèn)情況下它是0，即OBJECT_LIFETIME_STRONG。釋放規(guī)則則受強(qiáng)引用控制的情況。有的人可能會想，既然是強(qiáng)引用控制，那么弱引用還要干什么？理論上它確實可以直接返回了，不過還有些特殊情況。前面在incString函數(shù)里，我們看到它同時增加了強(qiáng)、弱引用計數(shù)值。而增加弱引用是不會同時增加強(qiáng)引用的，這說明弱引用的值一定會大于強(qiáng)引用值。當(dāng)程序走到這里，弱引用數(shù)值一定為0，而強(qiáng)引用的的值有兩種可能:
- 一種是強(qiáng)引用值為INITIAL_STRONG_VALUE，說明這個目標(biāo)對象沒有被強(qiáng)引用過，也就是說沒有辦法靠強(qiáng)引用指針來釋放目標(biāo)，所以需要 delete impl->mBase
- 另外一種就是在有強(qiáng)引用的情況下，此時要delete impl，而目標(biāo)對象會由強(qiáng)引用的decStrong來釋放。
那么為什么在這里delete這個是計數(shù)器？weakref_impl既然是由RefBase創(chuàng)建的，那么按道理來說應(yīng)該由它來刪除。實際上RefBase也想做這個工作，只是力不從心。其析構(gòu)函數(shù)如下：
在代碼在RefBase.cpp 588行
RefBase::~RefBase()
{
if (mRefs->mStrong == INITIAL_STRONG_VALUE) {
// we never acquired a strong (and/or weak) reference on this object.
delete mRefs;
} else {
// life-time of this object is extended to WEAK or FOREVER, in
// which case weakref_impl doesn't out-live the object and we
// can free it now.
if ((mRefs->mFlags & OBJECT_LIFETIME_MASK) != OBJECT_LIFETIME_STRONG) {
// It's possible that the weak count is not 0 if the object
// re-acquired a weak reference in its destructor
if (mRefs->mWeak == 0) {
delete mRefs;
}
}
}
// for debugging purposes, clear this.
const_cast<weakref_impl*&>(mRefs) = NULL;
}
在這種情況下，RefBase既然是有decStrong刪除的，那么從上面的decStrong的執(zhí)行順序來看mWeak值還不為0，因而并不會被執(zhí)行。
如果弱引用控制下的判斷規(guī)則(即OBJECT_LIFTIME_WEAK)，其實和decStrong中的處理一樣，要首先回調(diào)通知目標(biāo)對象這一時間，然后才能執(zhí)行刪除操作。
5、總結(jié)
關(guān)于Android的智能指針就分析到這里，我們總結(jié)一下：
- 1、智能指針分為強(qiáng)指針sp和弱指針wp
- 2、通常情況下目標(biāo)對象的父類是RefBase——這個基類提供了一個weakref_impl類型的引用計數(shù)器，可以同時進(jìn)行強(qiáng)弱引用的控制(內(nèi)部由mStrong和mWeak提供計數(shù))
- 3、當(dāng)incStrong增加強(qiáng)引用，也會增加弱引用
- 4、當(dāng)incWeak時只增加弱引用計數(shù)
- 5、使用者可以通過extendObjectLifetime設(shè)置引用計數(shù)器的規(guī)則，不同規(guī)則下對刪除目標(biāo)對象的時機(jī)判斷也是不一樣的
- 6、使用者可以根據(jù)程序需求來選擇合適的智能指針類型和計數(shù)器規(guī)則
