Android C++层的内存回收机制
fmms
12年前
<h2>1<span style="font-size:16px;">关于C++ Layer的内存回收机制</span></h2> <p>Android C++层的内存收回主要是通过三个类来实现，分别是RefBase，sp，wp;</p> <p>SP和WP是两个智能指针模板类，sp是strong pointer，wp则是weak pointer，亦我们常说的强引用和弱引用；实例化sp和wp这两个模板类的类型必须是派生自RefBase的类</p> <h3>1.1 RefBase类</h3> <p>因为这个类拥有对内存回收机制的默认实现，所以android上想要支持内存回收机制的类必须派生自RefBase</p> <p><img alt="Android C++层的内存回收机制 " src="https://simg.open-open.com/show/150748150c2a03d9d4a6b53ece9049b8.bmp" width="371" height="253" /></p> <p>下面简单介绍下成员变量和成员函数：</p> <p>mRefs: </p> <p>weakref_impl对象，派生于RefBase::weakref_type, 包含了对strong ref和weak ref的具体实现，也就是说RefBase中只包含了一些对外的标准操作，具体的实现在weakref_impl内</p> <p>void incStrong（const void *id）：</p> <p>强引用计数加1，参数id主要用在debug时跟踪调试，一般都为sp或者wp的对象指针</p> <p>void decStrong(const void *id):</p> <p>强引用计数减1，参数id含义同上</p> <p>void forceIncStrong(const void *id):</p> <p>强制引用计数加1</p> <p>Int32_t getStrongCount():</p> <p>获去强引用计数值</p> <p>weakref_type * createWeak(const void *id)</p> <p>弱引用计数加1，然后返回weakref_impl对象</p> <p>weakref_type* getWeakRefs()</p> <p>获取weakref_impl对象</p> <p>void extendObjectLifetime(int32_t mode):</p> <p>扩展对象的生命期,默认为0，可设置为</p> <p>OBJECT_LIFETIME_WEAK = 0x0001,</p> <p>OBJECT_LIFETIME_FOREVER = 0x0003</p> <p>这几个参数的作用在下面会详细描述</p> <p>virtual void onFirstRef()</p> <p>虚函数，在第一次新增引用计数时，会调用此函数，接下去的其他函数都类似</p> <p> </p> <p>上面也有提到了，RefBase有一个内部基类weakref_type，</p> <p><img alt="Android C++层的内存回收机制 " src="https://simg.open-open.com/show/f52566a46bf563574cfe8953ca9e93b5.bmp" width="225" height="120" /></p> <p>它主要包含了对弱引用计数的基本操作，</p> <p>void incWeak(const void*id):</p> <p>弱引用计数加1,id参数的意义同上</p> <p>void decWeak(const void *id):</p> <p>弱引用计数减1,id同上</p> <p>bool attemptIncStrong(const void *id):</p> <p>尝试增加强引用计数，这个函数会在wp promote获取sp时被调用，主要确认wp promote为sp是否成功</p> <p>bool attemptIncWeak(const void *id):</p> <p>尝试增加弱引用计数，这个功能只在object lifetime设置为OBJECT_LIFETIME_FOREVER有效</p> <p>Int32_t getWeakCount():</p> <p>获取弱引用计数值</p> <p> </p> <p>在RefBase中，可以通过extendObjectLifetime来设置lifetime，有三种life time：</p> <p>1:default(0)，强引用和弱引用的默认行为，不管弱应用计数的值为多少，只要强引用计数的值为0，就释放对象</p> <p>2：OBJECT_LIFETIME_WEAK，在这种状态下，如果强引用为0时，对象不会被释放，只有在弱引用计数为0的情况下，对象才会被释放</p> <p>3：OBJECT_LIFETIME_WEAK | OBJECT_LIFETIME_FOREVER，在这种状态下，对象永不会释放</p> <p> </p> <p>第三种情况比较猛，设置了，除非主动delete raw pointer，否则在sp和wp的规则下，是不会被释放的，当然，promote也是永远都会成功的</p> <p> </p> <p>在增加或者减少强引用计数的同时，弱引用计数也会被增加或减少，它们总是配对出现的，下面简单看下几个关键部分的代码：</p> <p>//增加强引用计数</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">void RefBase::incStrong(const void* id) const { weakref_impl* const refs = mRefs; //store the object which makes strong reference up, just for track & debug, it is an empty //function refs->addWeakRef(id); //increment weak reference refs->incWeak(id); //store the object which makes strong reference up, just for track & debug, if not in debug, it //is an empty function, nothing will be done. refs->addStrongRef(id); const int32_t c = android_atomic_inc(&refs->mStrong); LOG_ASSERT(c > 0, "incStrong() called on %p after last strong ref", refs); #if PRINT_REFS LOGD("incStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, c); #endif if (c != INITIAL_STRONG_VALUE) { return; } //if the previous value of mStrong equals INITIAL_STRONG_VALUE //first for increment strong reference android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &refs->mStrong); //notify first reference done const_cast<RefBase*>(this)->onFirstRef(); }</pre> <p></p> <p> </p> <p>//增加弱引用计数</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">void RefBase::weakref_type::incWeak(const void* id) { weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this); //如上面所写,保存id只为做debug用 impl->addWeakRef(id); const int32_t c = android_atomic_inc(&impl->mWeak); LOG_ASSERT(c >= 0, "incWeak called on %p after last weak ref", this); }</pre> <p></p> <p> </p> <p>接下是两个减少引用计数的函数，因为这两个函数涉及到对象的销毁，所以讲的详细点</p> <p>//减少强引用计数</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">void RefBase::decStrong(const void* id) const { weakref_impl* const refs = mRefs; refs->removeStrongRef(id); const int32_t c = android_atomic_dec(&refs->mStrong); #if PRINT_REFS LOGD("decStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, c); #endif LOG_ASSERT(c >= 1, "decStrong() called on %p too many times", refs); //强引用减完后为零，尝试销毁对象 if (c == 1) { const_cast<RefBase*>(this)->onLastStrongRef(id); //如果未标明OBJECT_LIFETIME_WEAK，也就是默认的life time，销毁对象 if ((refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK) { delete this; } } refs->removeWeakRef(id); refs->decWeak(id); }</pre> <p></p> <p> </p> <p>//减少弱引用计数</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">void RefBase::weakref_type::decWeak(const void* id) { weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this); impl->removeWeakRef(id); const int32_t c = android_atomic_dec(&impl->mWeak); LOG_ASSERT(c >= 1, "decWeak called on %p too many times", this); if (c != 1) return; //c == 1,弱引用为0，开尝试释放对象 if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK) { //默认life time ,并且对象强引用计数为默认初始值(无强引用计数)，释放对象 if (impl->mStrong == INITIAL_STRONG_VALUE) delete impl->mBase; else { //LOGV("Freeing refs %p of old RefBase %p\n", this, impl->mBase) ; //反之释放内部引用管理类 delete impl; } } else { //OBJECT_LIFETIME_WEAK，并且life time不包含OBJECT_LIFETIME_FOREVER，释放对象 impl->mBase->onLastWeakRef(id); if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_FOREVER) != OBJECT_LIFETIME_FOREVER) { delete impl->mBase; } } }</pre> <p></p> <p> </p> <p>如果对上面一会释放imple->mBase,一会释放weakref_impl有疑问，继续看RefBase的析构函数:</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">RefBase::~RefBase() { if (mRefs->mWeak == 0) { delete mRefs; } }</pre> <p></p> <p>RefBase被销毁时，只有当弱引用计数为0时，才会释放weakref_imp对象，上面decWeak中第一和第三个delete，直接释放impl->mBase，肯定没问题，因为这时候弱引用计数已经为0，weakref_imp对象在析构中正常被释放</p> <p> </p> <p>再看第二个delete，在默认life time下，如果RefBase通过sp建立了强引用，在强引用为0的情况下在执行RefBase::decStrong中的以下代码，</p> <p>if ((refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK) {</p> <p> delete this;</p> <p>}</p> <p>RefBase对象肯定会被释放，在释放时调用析构时，由于mRefs->mWeak == 0不成立，内部weaktype_imp对象不会被释放，所以这里需要delete impl以释放内部引用管理对象</p> <h3>1.2 创建sp和wp对象</h3> <p>创建sp：</p> <p> sp(T* other)：直接使用Raw pointer来创建sp对象</p> <p>sp(const sp<T>& other)：从已有的sp对象拷贝构造</p> <p>创建wp：</p> <p> wp(T* other)：直接使用raw pointer来创建wp对象</p> <p> wp(const wp<T>& other)：从已有的wp对象拷贝</p> <p>wp(const sp<T>& other)：从已有的sp对象拷贝</p> <h3>1.3 关于promote</h3> <p>如果想通过已有的wp对象获取对应的内建对象，需要调用promote来尝试提升为sp，然后通过sp来判断promote是否成功，如果成功，说明内建对象还存在，可以继续使用，反之，需要创建新的内建对象</p> <p> </p> <p>下面来详细查看下promote做了哪些操作：</p> <p></p> <pre class="brush:cpp; toolbar: true; auto-links: false;">template<typename T> sp<T> wp<T>::promote() const { //使用wp内的raw pointer和引用管理类来创建sp return sp<T>(m_ptr, m_refs); } template<typename T> sp<T>::sp(T* p, weakref_type* refs) : m_ptr((p && refs->attemptIncStrong(this)) ? p : 0) { }</pre> <p></p> <p>调用引用管理类的函数attemptIncStrong来尝试增加强引用计数，如成功，说明raw pointer保存的对象还未被释放，可以继续使用，反之，返回false，promote失败</p> <p>接下去详细看下attemptIncStrong的实现：</p> <p>bool RefBase::weakref_type::attemptIncStrong(const void* id)</p> <p>{</p> <p> incWeak(id);</p> <p> weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this);</p> <p> </p> <p> int32_t curCount = impl->mStrong;</p> <p> LOG_ASSERT(curCount >= 0, "attemptIncStrong called on %p after underflow",</p> <p> this);</p> <p> //如果强引用计数不为初始值并且大于0，说明对象还活着，赶紧将引用计数+1</p> <p> while (curCount > 0 && curCount != INITIAL_STRONG_VALUE) {</p> <p> if (android_atomic_cmpxchg(curCount, curCount+1, &impl->mStrong) == 0) {</p> <p> break;</p> <p> }</p> <p> curCount = impl->mStrong;</p> <p> }</p> <p>//如果强引用计数<=0或者初始值，就代表对象已经被释放了吗?</p> <p>//不一定</p> <p> if (curCount <= 0 || curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) {</p> <p> bool allow;</p> <p> if (curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) {</p> <p> // attempting to acquire first strong reference... this is allowed</p> <p> // if the object does NOT have a longer lifetime (meaning the</p> <p> // implementation doesn't need to see this), or if the implementation</p> <p> // allows it to happen.</p> <p> /*curCount为初始值，说明sp未被创建，从一开始都是wp独自掌管,这种情况下，对象肯定存在，剩下就是根据程序需要，让不让它promote成功</p> <p> 根据以下代码，有两种情况：</p> <p> 1：生命期不为OBJECT_LIFETIME_WEAK，这时第一判断为true，onIncStrongAttempted结果忽略，allow为true</p> <p> 2：生命期为OBJECT_LIFETIME_WEAK时，这时就要看onIncStrongAttempted的结果了，默认该函数返回都为true，也就是说，程序的默认行为，allow都为true；当然你也可以在自己的类中</p> <p>根据需要修改onIncStrongAttempted的默认行为来控制是否允许在这种情况下让其promote成功*/</p> <p> allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK</p> <p> || impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id);</p> <p> } else {</p> <p> // Attempting to revive the object... this is allowed</p> <p> // if the object DOES have a longer lifetime (so we can safely</p> <p> // call the object with only a weak ref) and the implementation</p> <p> allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) == OBJECT_LIFETIME_WEAK</p> <p> && impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id);</p> <p> }</p> <p> //不允许, promote失败</p> <p> if (!allow) {</p> <p> decWeak(id);</p> <p> return false;</p> <p> }</p> <p> curCount = android_atomic_inc(&impl->mStrong);</p> <p> </p> <p> // If the strong reference count has already been incremented by</p> <p> // someone else, the implementor of onIncStrongAttempted() is holding</p> <p> // an unneeded reference. So call onLastStrongRef() here to remove it.</p> <p> // (No, this is not pretty.) Note that we MUST NOT do this if we</p> <p> // are in fact acquiring the first reference.</p> <p> if (curCount > 0 && curCount < INITIAL_STRONG_VALUE) {</p> <p> impl->mBase->onLastStrongRef(id);</p> <p> }</p> <p> }</p> <p> </p> <p> impl->addWeakRef(id);</p> <p> impl->addStrongRef(id);</p> <p> </p> <p>#if PRINT_REFS</p> <p> LOGD("attemptIncStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, curCount);</p> <p>#endif</p> <p> </p> <p> if (curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) {</p> <p> android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &impl->mStrong);</p> <p> impl->mBase->onFirstRef();</p> <p> }</p> <p> </p> <p> return true;</p> <p>}</p> <p> </p> <p>attemptIncStrong成功，promote成功，继续使用已有的Refbase对象实例，如果失败了，则需重新创建新的对象。</p> <p> </p> <h3>1.4 用处</h3> <p>在android中，在实现基于RefBase的类中，大部分都使用默认的生命期，只有BpBinder会调用 extendObjectLifetime(OBJECT_LIFETIME_WEAK)来更改默认生命期；针对默认生命期，其用处和java的强引用和 弱引用类似。</p> <p> </p> 转自： <a href="/misc/goto?guid=4959500609112871211" target="_blank">http://blog.csdn.net/zhejiang9/article/details/7193457</a>