Android C++ 引用计数介绍, part 1

任何一个基于Android 的native框架做开发的人都不可避免的会碰到一些几乎到处使用的native层C++工具类。sp(或者称为StrongPointer)，就是其中之一。了解它是如何工作非常重要，这样你才能更清晰的理解代码，并且写出精简、没有资源泄漏的代码。在这篇文章中，我们就要根据实例来了解sp的基本概念和使用方法。

#include <utils/RefBase.h>
#include <utils/Log.h>
#include <cstdlib>
#include <cassert>

using namespace android;

// 我们自定义了一个 Memory 类继承自 RefBase [1]，以保证其拥有引用计数的能力，并且能被 sp<T> [2] 模板类接收，这里 sp 指的是强引用指针。
// [1]https://android.googlesource.com/platform/frameworks/native/+/jb-mr1-dev/include/utils/RefBase.h
// [2]https://android.googlesource.com/platform/frameworks/native/+/jb-mr1-dev/include/utils/StrongPointer.h

class Memory: public RefBase {
public:
    Memory(int size) : mSize(size), mData(NULL) {
        ALOGD("        Memory constructor %p ",this);
    }
    virtual ~Memory() {
        ALOGD("        Memory destructor %p", this);
        if (mData)  free(mData);
    }
    virtual void onFirstRef() {
        ALOGD("        onFirstRef on %p",this);
        mData = malloc(mSize);
    }
    int size() {return mSize;}
private:
    int mSize;
    void *mData;
};

// 用于输出标记log
#define L(N)   ALOGD("LINE %d TRIGGER:",N);
// 输出object的强引用数量
#define C(obj) ALOGD("        Count of %p : %d", (void*)obj, obj->getStrongCount());

int main()
{
    {
        // 创建一个 Memory 的实例，并且赋值给一个原始指针。
        L(1)
        Memory *m1 = new Memory(4);
        // 使用 sp(T* other) 构造函数创建一个强引用指针，这样会使 m1 的引用计数值加1，并且调用 m1::onFirstRef，这里你可以做一些延迟初始化操作。
        L(2)
        sp<Memory> spm1 = m1;
        C(m1);
        // 通常，我们会把上面两步合并为一行代码。
        // 然后我们创建另外一个强引用指针，spm2, 并且初始化。
        // 要拿到原始的object，可以使用 sp<T>::get() 方法。
        L(3)
        sp<Memory> spm2 = new Memory(128);
        Memory *m2 = spm2.get();
        // 要想调用原object中的方法，使用 sp 就像用原始指针一样方便。
        int size = spm2->size();
        // 创建第三个 sp, spm3, 这里会调用构造函数 sp(const sp<T>& other)，这样会使 spm1 的引用计数加1，现在 m1 被两个强引用指针指向，spm1 和 spm3。
        L(4)
        sp<Memory> spm3 = spm1;
        C(m1);
        // 下面这段代码和 L(4) 差不多，区别在于 spm4 的作用域被限制在一个代码块中。
        L(5)
        {
            sp<Memory> spm4 = spm1;
            C(m1);
            // 这里 m1 被 spm1, spm3 和 spm4 指向。
        }
        // 到了这里，spm4 离开了作用域被销毁，不再指向 m1，因此 m1 的引用数变回了2，既被 spm1 和 spm3 指向。
        L(6)
        C(m1);
        // trigger sp& operator = (const sp<T>& other);
        L(7)
        // 在下面这行赋值之前，spm2 指向 m2，smp3 指向 m1。
        spm3 = spm2;
        // 赋值之后， spm3 不再指向 m1 而是 指向 m2，因此 m1 的引用计数减1，m2 的加1。
        C(m1);
        C(m2);
        // spm5 是 spm1 的引用，没有新的对象创建，因此 m1 的引用计数没变。
        L(8)
        sp<Memory> &spm5 = spm1;
        C(m1);
        // 我们也可以创建一个智能指针初始为空，后续再赋值。我们也可以调用 sp::clear() 来显式的清除引用。
        L(9)
        sp<Memory> spm6;
        assert(spm6.get() == NULL);
        spm6 = spm1;
        C(m1);
        L(10)
        spm6.clear();
        assert(spm6.get() == NULL);
        C(m1);
    }
    // 上述代码块结束之后，所有的智能指针都脱离了作用域，因此它们都将会被销毁，并且触发它们各自指向的object的引用计数减1。例如，当 spm1 和 spm6 都销毁时，m1 的引用计数减到了0，然后将会触发 m1 的析构。
    L(-1)
    return 0;
}

下面是这个程序的输出。

LINE 1 TRIGGER:
        Memory constructor 0x558f06b050 
LINE 2 TRIGGER:
        onFirstRef on 0x558f06b050
        Count of 0x558f06b050 : 1
LINE 3 TRIGGER:
        Memory constructor 0x558f06b0c0 
        onFirstRef on 0x558f06b0c0
LINE 4 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 2
LINE 5 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 3
LINE 6 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 2
LINE 7 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 1
        Count of 0x558f06b0c0 : 2
LINE 8 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 1
LINE 9 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 2
LINE 10 TRIGGER:
        Count of 0x558f06b050 : 1
        Memory destructor 0x558f06b0c0
        Memory destructor 0x558f06b050
LINE -1 TRIGGER:

下一篇文章，我们会来研究一下循环引用的问题以及如何通过弱引用指针来处理它，也就是 Android 里所称呼的wp。