一、前言

今天我们开启Android系统篇的文章了，其实一直想弄，只是之前一直没有太多深入的了解，最近又把这块拿出来好好看了一下，所以想从新梳理一下，来看看Android中的这块知识，首先我们今天来看一下：Android中的智能指针的概念，为什么说先看一下智能指针这个知识呢？因为我们在看Android源码的时候，会发现几乎好多地方都用到了这个东东，所以我们在介绍后面的知识点，先来看看这个吧。

二、问题

那么Android中的智能指针是个什么东西呢？我们知道Android用的Java语言开发的，Java语言是没有指针这个概念的，当然Java有JNI技术，C/C++有指针的概念的，那么为什么叫做智能呢？智能指针到底是不是真的指针，如何做到智能，我们带着疑惑去看看这些问题。

其实Android中的智能指针是对C++中的对象回收机制的封装，我们知道C++中的构造函数和析构函数是在对象new出来和delete的时候调用的，但是一个在销毁一个对象的时候，我们需要手动的调用delete关键字来销毁，但是在Java中我们无需在乎这些对象的销毁工作，都是由垃圾回收器来做了，所以在Android系统层，为了达到Java的这个自动管理对象的效果，就出现了智能指针的概念了，他的出现类似于Java中的回收器，或者是OC中的自动释放池的功能等，他内部实现也很简单，就是用两个变量来控制，一个是强引用计数变量，一个是弱引用计数变量，这两个变量都是int类型的，表示一个对象被引用多少次，两个变量会依据具体的生命管理周期模式来决定是否释放对象。

三、源码解读

Android中的智能指针的主要代码是：RefBase.h和RefBase.cpp这两个文件，他们分别位于：

RefBase.h：Android源码目录\frameworks\native\include\utils\RefBase.h

RefBase.cpp：Android源码目录\frameworks\native\libs\utils\RefBase.cpp

我们在RefBase.h中可以看到智能指针的定义。智能指针分为两种，一个是sp，一个是wp，顾名思义，sp=strong pointer

wp=weak pointer，他们两各有用途，后面会详细介绍，首先来看一下他们的定义：

我们看到这个使用到了C++中的模板技术来定义的，关于模板大家如果不熟悉的话，可以认为是Java中的泛型机制，简化代码，增加通用性和安全性的。

从定义来看，我们知道sp和wp其实是一个类，并非真正意义上的指针，这就解决了我们的第一个困惑，智能指针不是真正意义上的指针。

我们看到sp和wp类中都有一个RefBase类型的变量，那么我们在看看RefBase是个什么东东：

这里我们看到，本身RefBase有两个方法：incStrong和decStrong，这个一看应该就知道这两个方法就是用来操作强指针的，在RefBase内部定义了weakref_type类，这个类有两个方法：incWeak和decWeak，这个一看应该就知道这两个方法就是用来操作弱指针的。我们在去RefBase.cpp内部看看：

RefBase内部的一个weakref_impl内部类，继承weakref_type类，他内部有四个变量：

1、mStrong：是记录强指针的引用计数

2、mWeak：是记录弱指针的引用计数

3、mBase：是RefBase类型的变量

4、mFlags：智能指针采用什么样的生命管理周期，默认是0，就是采用强生命周期来管理对象。

接着看到weakref_impl的初始化，看到：

mStrong变量初始化的值是：0x10000000

为什么这里不用0作为初始化的值，因为后面需要判断一个状态就是强引用计数有没有被使用过，如果用0的话，那么就不能区分0值代表是没使用过，还是使用过了清零了，所以这里不用0来做初始化值

mWeak变量的初始化的值是：0

mFlags变量的初始化的值是：0，这里的0表示就是用强生命管理方式去管理对象的生命周期，当然还有其他的方式，看一下定义：

还有一个是弱管理方式，为什么有这两种方式，后面会说到。

分析到这里，我们需要整理一下关系：

1、sp和wp是一个类，他们用来管理一个对象的生命周期，但是他们都是模本类，所有管理的对象都必须继承RefBase类，这个RefBase类叫做真实对象，就是管理对象本身。

2、RefBase类是最核心的类，他内部的一个weakref_impl内部类，继承weakref_type类，这个类我们一般叫做影子对象，和RefBase是相对应的。weakref_impl中有几个变量，mStrong用来记录对象的强引用计数，mWeak用来记录对象的弱引用计数，mBase是RefBase类型的，也就是需要管理对象本身。mFlag是采用哪种方式去管理对象的生命周期。

3、从2中我们可以看出来，RefBase和weakref_impl这两个类是相互依赖的，而且他们也是相互对应的，一个是真实的对象，一个是影子对象。

说完了关系之后，我们在看一下sp到底如何工作的：

假设现在有一个类MyClass，如果要使用智能指针来引用这个类的对象，那么这个类需满足下列两个前提条件：
1）这个类是基类RefBase的子类或间接子类；
2）这个类必须定义虚构造函数，即它的构造函数需要这样定义：
virtual ~MyClass();
满足了上述条件的类就可以定义智能指针了，定义方法和普通指针类似。比如普通指针是这样定义：
MyClass* p_obj;
智能指针是这样定义：
sp<MyClass> p_obj;
注意不要定义成 sp<MyClass>* p_obj。初学者容易犯这种错误，这样实际上相当于定义了一个指针的指针。尽管在语法上没有问题，但是最好永远不要使用这样的定义。
定义了一个智能指针的变量，就可以象普通指针那样使用它，包括赋值、访问对象成员、作为函数的返回值、作为函数的参数等。比如：

p_obj = new MyClass(); // 注意不要写成 p_obj = new sp<MyClass>
sp<MyClass> p_obj2 = p_obj;
p_obj->func();
p_obj = create_obj();
some_func(p_obj);

注意不要试图delete一个智能指针，即 delete p_obj。不要担心对象的销毁问题，智能指针的最大作用就是自动销毁不再使用的对象。不需要再使用一个对象后，直接将指针赋值为NULL即可：
p_obj = NULL;

上面说的都是强指针，弱指针的定义方法和强指针类似，但是不能通过弱指针来访问对象的成员。下面是弱指针的示例：

wp<MyClass> wp_obj = new MyClass();
p_obj = wp_obj.promote(); // 升级为强指针。不过这里要用.而不是->，真是有负其指针之名啊
wp_obj = NULL;

智能指针用起来是很方便，在一般情况下最好使用智能指针来代替普通指针。但是需要知道一个智能指针其实是一个对象，而不是一个真正的指针，因此其运行效率是远远比不上普通指针的。所以在对运行效率敏感的地方，最好还是不要使用智能指针为好。

下面我们来具体分析RefBase内部的实现，主要看incStrong，decStrong，incWeak，decWeak这几个方法：

1、incWeak方法：

这里的incWeak方法是增加弱应用计数，采用的是android_atomic_inc方法，进行的原子操作，需要注意的是，这个方法的返回值代表是增加前的值。

2、incStrong方法：

这个方法就是增加强引用计数，我们看到首先会调用weakref_impl类型变量中的incWeak方法，增加弱引用计数，然后调用：

const int32_t c = android_atomic_dec(&refs->mStrong);

来增加强引用计数，这里是一个原子操作，返回值注意是操作前的值。接着往下看，有一个判断：

如果强引用计数在操作前是初始化值(INITIAL_STRONG_VALUE)，那么这里我们会将强应用计数在减去一个INITIAL_STRONG_VALUE值，那么这时候mStrong的值就是1了，符合预期，然后在调用一下onFirstRef方法，用于初始化的操作。

3、decWeak方法：

这里首先对弱引用计数做减一操作，如果弱引用计数为0了，那么需要做如下判断：

1、如果采用的是强生命周期管理方式：

1）如果没有用过强引用计数这个变量，那么直接删除真实对象

2）如果用过了，那么直接删除影子对象

2、如果采用的是弱什么周期管理方式，直接删除真实对象

这里需要注意的是，因为OBJECT_LIFETIME_MASK和OBJECT_LIFETIME_WEAK的值是一样的都是1，这里的两个判断生命管理方式的代码也就一样的，只是感觉第一个判断有点傻逼了，应该是写源码的时候出差了。

4、decStrong方法：

这个方法中，首先对强引用计数做减一操作，如果强引用计数为0了，那么在判断对象的管理方式是不是强管理方式，如果是直接删除真实对象，最后在调用一次decWeak方法，减少一次弱引用计数，因为在之前的incStrong方法中也是调用了一次incWeak方法，这里也是对应起来了。

5、RefBase的析构方法：

我们在分析上面的decStrong方法中，没有发现删除影子对象的代码，那么影子对象什么时候删除呢？其实是在真实对象的析构方法中做了操作。

我们分析完了上面的几个方法，下面就来整理一下：

1、incStrong和incWeak方法比较简单，就是增加一下强引用和弱引用计数，需要注意的是，incStrong方法中会调用incWeak方法

2、decWeak方法有点复杂，要做的事有两件：是否要释放真实对象，是否要释放影子对象：

1)、如果生命周期是弱引用来控制，那么在这里就需要做判断，弱应用的计数是否为0，是否要释放真实对象和影子对象
2)、如果生命周期是强引用来控制的，那么这里也要判断一下，如果强引用计数为0的话，需要释放真实对象，弱引用计数是否为0，是否要释放影子对象

从这里我们可以看到：
弱引用计数是关系影子对象的，如果弱引用计数为0，那么影子对象一定要释放，但是真实对象不一定要释放
强引用计数是关系真实对象的，如果强引用计数为0，那么真实对象一定要释放的，但是影子对象不一定释放

3、decStrong方法主要做：就是看看是否要释放真实对象，因为强引用和真实对象关联的

4、RefBase的析构方法：真实对象被销毁的时候，需要做一个工作就是释放影子对象

释放影子对象有两个场景：
1）、如果强引用计数根本没有被使用过，那么直接释放
2）、如果强引用计数使用过，但是采用的是非强生命周期管理方式，也是释放

四、案例测试

上面其实就是介绍完了Android中的智能指针的概念和用法了，但是可能还是不太理解，所以为了更好的理解，我们需要用我们自己最熟悉的代码去实践一下，从写一下，从写的话不难，定义一个RefBase类和weakref_impl类即可，这里我用Java来实现了，具体代码这里就不粘贴了，后面会给出项目的下载地址，感兴趣的同学可以去看一下：

RefBase.java的定义如下：

这里有一点需要注意的是，Java中的对象是自动管理的，没有类似于C++中的析构方法，所以这里就定义一个dealloc来模拟析构方法：

这里的dealloc方法是其实是抄袭OC中的，哈哈~~

weakref_impl.java定义如下：

在定义一个测试类TestA.java：

这里需要继承RefBase类

下面就用测试代码进行测试：

用两个对象来做测试：

第一个对象用来测试：强管理生命周期方式

这里我们可以看到运行结果，符合预期：

如果是采用强生命周期管理对象的话，只有当强引用计数为0的时候，才会删除真实对象，当弱引用计数为0的时候，去删除影子对象。

第二对象用来测试：弱生命周期方式

这里我们可以看到运行结果，符合预期：

如果采用弱生命周期管理对象的话，只有当强引用计数和弱引用计数都为0的时候，才会删除真实对象。

比如，这里我们注释一行代码：

我们在运行结果：

发现，真实对象没有删除，影子对象也没有删除。符合预期

说道这里了，还想在多说一句，就是在Android4.4之前，除了这两种管理方式，还有一种就是：OBJECT_LIFETIME_FOREVER，看字面意思是，永久的，也就是说如果，强引用计数和弱引用计数都为0的时候，这个对象也删除不了，只有手动的调用delete才可以销毁对象，不过这个在Android4.4之后就废弃了，既然说到这里了，就在看一下吧：

在Android4.4之前的RefBase源码中的decWeak方法定义是这样的：

这里看到了，用的是OBJECT_LIFETIME_FOREVER，因为这个值是3=0x11，OBJECT_LIFETIME_WEAK这个值是1=0x01，那么

OBJECT_LIFETIME_FOREVER其实是包含了OBJECT_LIFETIME_WEAK这个情况的，下面我们把Java代码改一下：

运行结果：

无论我们怎么调用dec的各种方法，都是没有删除真实对象和影子对象的，只能手动的调用真实对象的dealloc方法了。不过这个管理方式已经被废弃了，所以我们可以不用在意了。

五、知识梳理

到这里我们就介绍完了Android中的智能指针的相关知识了，下面来整理一下：

1、Android中的智能指针不是真正意义上的指针，他是sp和wp的类对象，用来管理对象的生命周期的中间类。

2、Android中为什么要采用智能指针？因为在Android系统层都是用C/C++实现的，不能自动管理对象的生命周期，所以就开发了一套可以自动管理对象的生命周期机制：智能指针

3、关于智能指针的三种生命周期管理方式：

1）. 如果对象的标志位被设置为0，那么只要发现对象的强引用计数值为0，那就会自动delete掉这个对象；
2）. 如果对象的标志位被设置为OBJECT_LIFETIME_WEAK，那么只有当对象的强引用计数和弱引用计数都为0的时候，才会自动delete掉这个对象；
3）. 如果对象的标志位被设置为OBJECT_LIFETIME_FOREVER，那么对象就永远不会自动被delete掉，谁new出来的对象谁来delete掉。

六、补充知识点

前面说到的知识点漏掉两个，但是个人感觉和本篇文章没什么关系，这里就简单说一下：

1、Android中的智能指针其实分为轻量级和重量级，重量级就是我们上面提到的，也是最复杂的，轻量级指针很简单：

这里直接就用一个mCount变量来控制对象的引用次数。

2、上面说到了一个sp和wp两个类，我们知道sp是真实对象的一个指针，可以直接使用真实对象中的方法，wp是影子对象，他只是真实对象的一个引用，不能直接使用真实对象中的方法，我们从他们两的用法既可以看出来，sp用的都是点语法，wp用的都是->语法，这个在C/C++中，点语法就是指针，->语法就是引用。

所以需要将wp升级到sp才能使用真实对象，那么这里需要注意的是，如果真实对象已经delete了，那么wp升级sp之后的对象是为NULL的。

最后来看一下RefBase，weakref_impl，sp，wp他们之间的关系：