Android 智能指针原理

请参考原文http://blog.csdn.net/ithomer/article/details/7538546


Android系统的运行时库层代码是用C++来编写的，用C++来写代码最容易出错的地方就是指针了，一旦使用不当，轻则造成内存泄漏，重则造成系统崩溃。不过系统为我们提供了智能指针，避免出现上述问题，本文将系统地分析Android系统智能指针（轻量级指针、强指针和弱指针）的实现原理。

一、内存泄露与智能指针

        在使用C++来编写代码的过程中，指针使用不当造成内存泄漏一般就是因为new了一个对象并且使用完之后，忘记了delete这个对象，而造成系统崩溃。一般就是因为一个地方delete了这个对象之后，其它地方还在继续使原来指向这个对象的指针。

为了避免出现上述问题，一般的做法就是使用引用计数的方法，每当有一个指针指向了一个new出来的对象时，就对这个对象的引用计数增加1，每当有一个指针不再使用这个对象时，就对这个对象的引用计数减少1，每次减1之后，如果发现引用计数值为0时，那么，就要delete这个对象了，这样就避免了忘记delete对象或者这个对象被delete之后其它地方还在使用的问题了。

但是，如何实现这个对象的引用计数呢？肯定不是由开发人员来手动地维护了，要开发人员时刻记住什么时候该对这个对象的引用计数加1，什么时候该对这个对象的引用计数减1，一来是不方便开发，二来是不可靠，一不小心哪里多加了一个1或者多减了一个1，就会造成灾难性的后果。这时候，智能指针就粉墨登场了。

首先，智能指针是一个对象，不过这个对象代表的是另外一个真实使用的对象，当智能指针指向实际对象的时候，就是智能指针对象创建的时候，当智能指针不再指向实际对象的时候，就是智能指针对象销毁的时候，我们知道，在C++中，对象的创建和销毁时会分别自动地调用对象的构造函数和析构函数，这样，负责对真实对象的引用计数加1和减1的工作就落实到智能指针对象的构造函数和析构函数的身上了，这也是为什么称这个指针对象为智能指针的原因。

        在计算机科学领域中，提供垃圾收集GC（Garbage Collection）功能的系统框架，即提供对象托管功能的系统框架，例如Java应用程序框架，也是采用上述的引用计数技术方案来实现的，然而，简单的引用计数技术不能处理系统中对象间循环引用的情况。考虑这样的一个场景，系统中有两个对象A和B，在对象A的内部引用了对象B，而在对象B的内部也引用了对象A。当两个对象A和B都不再使用时，垃圾收集系统会发现无法回收这两个对象的所占据的内存的，因为系统一次只能收集一个对象，而无论系统决定要收回对象A还是要收回对象B时，都会发现这个对象被其它的对象所引用，因而就都回收不了，这样就造成了内存泄漏。

这样，就要采取另外的一种引用计数技术了，即对象的引用计数同时存在强引用和弱引用两种计数，例如，Apple公司提出的框架，当父对象要引用子对象时，就对子对象使用强引用计数技术，而当子对象要引用父对象时，就对父对象使用弱引用计数技术，而当垃圾收集系统执行对象回收工作时，只要发现对象的强引用计数为0，而不管它的弱引用计数是否为0，都可以回收这个对象，但是，如果我们只对一个对象持有弱引用计数，当我们要使用这个对象时，就不直接使用了，必须要把这个弱引用升级成为强引用时，才能使用这个对象，在转换的过程中，如果对象已经不存在，那么转换就失败了，这时候就说明这个对象已经被销毁了，不能再使用了。