Android中通過引用計數來實現智能指針，並且實現有強指針與弱指針。由對象本身來提供引用計數器，但是對象不會去維護引用計數器的值，而是由智能指針來管理。
要達到所有對象都可用引用計數器實現智能指針管理的目標，可以定義一個公共類，提供引用計數的方法，所有對象都去繼承這個公共類，這樣就可以實現所有對象都可以用引用計數來管理的目標，在Android中，這個公共類就是RefBase，同時還有一個簡單版本LightRefBase。
RefBase作為公共基類提供了引用計數的方法，但是並不去維護引用計數的值，而是由兩個智能指針來進行管理：sp(Strong Pointer)和wp(Weak Pointer)，代表強引用計數和弱引用計數。
一、輕量級引用計數的實現：LightRefBase
LightRefBase的實現很簡單，只是內部保存了一個變量用於保存對象被引用的次數，並提供了兩個函數用於增加或減少引用計數。
template <class T> class LightRefBase { public: inline LightRefBase() : mCount(0) { } inline void incStrong(const void* id) const { android_atomic_inc(&mCount); } inline void decStrong(const void* id) const { if (android_atomic_dec(&mCount) == 1) { delete static_cast<const T*>(this); } } //! DEBUGGING ONLY: Get current strong ref count. inline int32_t getStrongCount() const { return mCount; } typedef LightRefBase<T> basetype; protected: inline ~LightRefBase() { } private: mutable volatile int32_t mCount; };
二、sp(Strong Pointer)
LightRefBase僅僅提供了引用計數的方法，具體引用數應該怎么管理，就要通過智能指針類來管理了，每當有一個智能指針指向對象時，對象的引用計數要加1，當一個智能指針取消指向對象時，對象的引用計數要減1，在C＋＋中，當一個對象生成和銷毀時會自動調用（拷貝）構造函數和析構函數，所以，對對象引用數的管理就可以放到智能指針的（拷貝）構造函數和析構函數中。Android提供了一個智能指針可以配合LightRefBase使用：sp，sp的定義如下：
template <typename T> class sp { public: inline sp() : m_ptr(0) { } sp(T* other); sp(const sp<T>& other); template<typename U> sp(U* other); template<typename U> sp(const sp<U>& other); ~sp(); // Assignment sp& operator = (T* other); 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; } inline T* operator-> () const { return m_ptr; } 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; };
代碼比較多，其中Accessors部分代碼重載了*、->操作符使我們使用sp的時候就像使用真實的對象指針一樣，可以直接操作對象的屬性或方法，COMPARE是宏定義，用於重載關系操作符，由於對引用計數的控制主要是由（拷貝）構造函數和析構函數控制，所以忽略其他相關代碼后，sp可以精簡為如下形式（賦值操作符也省略掉了，構造函數省略相似的兩個）：
template <typename T> class sp { public: inline sp() : m_ptr(0) { } sp(T* other); sp(const sp<T>& other); ~sp(); private: template<typename Y> friend class sp; template<typename Y> friend class wp; void set_pointer(T* ptr); T* m_ptr; };
默認構造函數使智能指針不指向任何對象，sp(T* other)與sp(const sp<T>& other)的實現如下：
template<typename T> sp<T>::sp(T* other) : m_ptr(other) { if (other) other->incStrong(this); } template<typename T> sp<T>::sp(const sp<T>& other) : m_ptr(other.m_ptr) { if (m_ptr) m_ptr->incStrong(this); }
內部變量m_ptr指向實際對象，並調用實際對象的incStrong函數，T繼承自LightRefBase，所以此處調用的是LightRefBase的incStrong函數，之后實際對象的引用計數加1。
當智能指針銷毀的時候調用智能指針的析構函數：
template<typename T> sp<T>::~sp() { if (m_ptr) m_ptr->decStrong(this); }
調用實際對象即LightRefBase的decStrong函數，其實現如下：
inline void decStrong(const void* id) const { if (android_atomic_dec(&mCount) == 1) { delete static_cast<const T*>(this); } }
android_atomic_dec返回mCount減1之前的值，如果返回1表示這次減過之后引用計數就是0了，就把對象delete掉。
三、RefBase
RefBase提供了更強大的引用計數的管理。
class RefBase { public: void incStrong(const void* id) const; void decStrong(const void* id) const; void forceIncStrong(const void* id) const; //! DEBUGGING ONLY: Get current strong ref count. int32_t getStrongCount() const; class weakref_type { public: RefBase refBase() const; void incWeak(const void* id); void decWeak(const void* id); // 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(); virtual ~RefBase(); //! Flags for extendObjectLifetime() enum { OBJECT_LIFETIME_STRONG = 0x0000, OBJECT_LIFETIME_WEAK = 0x0001, OBJECT_LIFETIME_MASK = 0x0003 }; 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); weakref_impl* const mRefs; };
不同於LightRefBase的是，RefBase內部並沒有使用一個變量來維護引用計數，而是通過一個weakref_impl *類型的成員來維護引用計數，並且同時提供了強引用計數和弱引用計數。weakref_impl繼承於RefBase::weakref_type，代碼比較多，不過大都是調試代碼，由宏定義分開，Release是不包含調試代碼的，去除這些代碼后其定義為：
#define INITIAL_STRONG_VALUE (1<<28) class RefBase::weakref_impl : public RefBase::weakref_type { public: volatile int32_t mStrong; volatile int32_t mWeak; RefBase* const mBase; volatile int32_t mFlags; 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 addWeakRef(const void* /*id*/) { } void removeWeakRef(const void* /*id*/) { } void printRefs() const { } void trackMe(bool, bool) { } };
weakref_impl中的函數都是作為調試用，Release版的實現都是空的，成員變量分別表示強引用數、弱引用數、指向實際對象的指針與flag，flag可控制實際對象的生命周期，取值為0或RefBase中定義的枚舉值。
RefBase提供了incStrong與decStrong函數用於控制強引用計數值，其弱引用計數值是由weakref_impl控制，強引用計數與弱引用數都保存在weakref_impl *類型的成員變量mRefs中。
RefBase同LightRefBase一樣為對象提供了引用計數的方法，對引用計數的管理同樣要由智能指針控制，由於RefBase同時實現了強引用計數與弱引用計數，所以就有兩種類型的智能指針，sp(Strong Pointer)與wp(Weak Pointer)。
sp前面已經說過，其（拷貝）構造函數調用對象即RefBase的incStrong函數。
void RefBase::incStrong(const void* id) const { weakref_impl* const refs = mRefs; refs->incWeak(id); 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 (c != INITIAL_STRONG_VALUE) { return; } android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &refs->mStrong); refs->mBase->onFirstRef(); }
addStrong的函數體為空，incStrong函數內部首先調用成員變量mRefs的incWeak函數將弱引用數加1，然后再將強引用數加1，由於android_atomic_inc返回變量的舊值，所以如果其不等於INITIAL_STRONG_VALUE就直接返回，則則是第一次由強智能指針（sp）引用，將其減去INITIAL_STRONG_VALUE后變成1，然后調用對象的onFirstRef。
成員變量mRefs是在對象的構造函數中初始化的：
RefBase::RefBase() : mRefs(new weakref_impl(this)) { }
weakrel_impl的incWeak繼承自父類weakrel_type的incWeak：
void RefBase::weakref_type::incWeak(const void* id) { weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*> 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); }
addWeakRef實現同樣為空，所以只是將弱引用計數加1。所以當對象被sp引用后，強引用計數與弱引用計數會同時加1。
當sp銷毀時其析構函數調用對象即RefBase的decStrong函數：
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 (c == 1) { const_cast<RefBase*>(this)->onLastStrongRef(id); if ((refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK) { delete this; } } refs->removeWeakRef(id); refs->decWeak(id); }
decStrong中將強引用數與弱引用數同時減1，如果這是最后一個強引用的話，會調用對象的onLastStrongRef，並且判斷成員變量mRefs的成員變量mFlags來決定是否在對象的強引用數為0時釋放對象。
mFlags可以為0或以下兩個枚舉值：
enum { OBJECT_LIFETIME_WEAK = 0x0001, OBJECT_LIFETIME_FOREVER = 0x0003 };
mFlags的值可以通過extendObjectLifetime函數改變：
void RefBase::extendObjectLifetime(int32_t mode) { android_atomic_or(mode, &mRefs->mFlags); }
OBJECT_LIFETIME_FOREVER包含OBJECT_LIFETIME_WEAK（位運算中其二進制11包含01），所以當
refs->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK
為true時表示mFlags為0，實際對象的生命周期受強引用數控制，所以在強引用數為0時delete this，否則實際對象的生命周期就由弱引用數控制。
再來看decWeak：
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); if (c != 1) return; if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK) { if (impl->mStrong == INITIAL_STRONG_VALUE) delete impl->mBase; else { delete impl; } } else { impl->mBase->onLastWeakRef(id); if ((impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_FOREVER) != OBJECT_LIFETIME_FOREVER) { delete impl->mBase; } } }
將弱引用數減1，若減1后不為0直接返回，否則判斷
(impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK
若判斷結果為true：
實際對象生命周期被強引用數控制，接下來判斷：
mpl->mStrong == INITIAL_STRONG_VALUE
-
如果判斷為true表示對象只被弱引用引用過，現在弱引用數為0，直接刪除實際對象。
-
如果判斷為false，表示對象曾經被強引用引用過，但現在強引用為變為0了（因為增加或減小強引用數時一定同時增加或減小弱引用數，所以弱引用數為0時，強引用數一定為0），弱引用數為0了，直接釋放mRefs，而實際對象由於受強引用數控制，已經在RefBase::decStrong中被delete了。
若判斷結果為false:
判斷mFlgs是否是OBJECT_LIFETIME_FOREVER，如果是，什么都不作由用戶自己控制對象的生命周期，否則，實際對象的生命周期受弱引用數控制，現在弱引用數為0，delete實際對象。
四、wp(Weak Pointer)
定義如下：
template <typename T> class wp { public: typedef typename RefBase::weakref_type weakref_type; inline wp() : m_ptr(0) { } wp(T* other); 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); 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; // Reset void clear(); // Accessors inline weakref_type* get_refs() const { return m_refs; } inline T* unsafe_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; T* m_ptr; weakref_type* m_refs; };
同sp一樣，m_ptr指向實際對象，但wp還有一個成員變量m_refs。
template<typename T> wp<T>::wp(T* other) : m_ptr(other) { if (other) m_refs = other->createWeak(this); } template<typename T> wp<T>::wp(const wp<T>& other) : m_ptr(other.m_ptr), m_refs(other.m_refs) { if (m_ptr) m_refs->incWeak(this); } RefBase::weakref_type* RefBase::createWeak(const void* id) const { mRefs->incWeak(id); return mRefs; }
可以看到，wp的m_refs就是RefBase即實際對象的mRefs。
wp析構的時候減少弱引用計數：
template<typename T> wp<T>::~wp() { if (m_ptr) m_refs->decWeak(this); }
由於弱指針沒有重載*與->操作符，所以不能直接操作指向的對象，雖然有unsafe_get函數，但像名字所示的，不建議使用，直接使用實際對象指針的話就沒必要用智能指針了。
因為弱指針不能直接操作對象，所以要想操作對象的話就要將其轉換為強指針，即wp::promote方法：
template<typename T> sp<T> wp<T>::promote() const { 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) { }
是否能從弱指針生成一個強指針關鍵是看refs->attemptIncStrong，看其定義：
bool RefBase::weakref_type::attemptIncStrong(const void* id) { incWeak(id); weakref_impl* const impl = static_cast<weakref_impl*>(this); int32_t curCount = impl->mStrong; LOG_ASSERT(curCount >= 0, "attemptIncStrong called on %p after underflow", this); while (curCount > 0 && curCount != INITIAL_STRONG_VALUE) { if (android_atomic_cmpxchg(curCount, curCount+1, &impl->mStrong) == 0) { break; } curCount = impl->mStrong; } if (curCount <= 0 || curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) { bool allow; if (curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) { // Attempting to acquire first strong reference... this is allowed // if the object does NOT have a longer lifetime (meaning the // implementation doesn't need to see this), or if the implementation // allows it to happen. allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK || impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id); } else { // Attempting to revive the object... this is allowed // if the object DOES have a longer lifetime (so we can safely // call the object with only a weak ref) and the implementation // allows it to happen. allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) == OBJECT_LIFETIME_WEAK && impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id); } if (!allow) { decWeak(id); return false; } curCount = android_atomic_inc(&impl->mStrong); // If the strong reference count has already been incremented by // someone else, the implementor of onIncStrongAttempted() is holding // an unneeded reference. So call onLastStrongRef() here to remove it. // (No, this is not pretty.) Note that we MUST NOT do this if we // are in fact acquiring the first reference. if (curCount > 0 && curCount < INITIAL_STRONG_VALUE) { impl->mBase->onLastStrongRef(id); } } impl->addWeakRef(id); impl->addStrongRef(id); #if PRINT_REFS LOGD("attemptIncStrong of %p from %p: cnt=%d\n", this, id, curCount); #endif if (curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) { android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &impl->mStrong); impl->mBase->onFirstRef(); } return true; }
首先通過incWeak將弱引用數加1（被強指針sp引用會導致強引用數和弱引用數同時加1），然后：
int32_t curCount = impl->mStrong; while (curCount > 0 && curCount != INITIAL_STRONG_VALUE) { if (android_atomic_cmpxchg(curCount, curCount+1, &impl->mStrong) == 0) { break; } curCount = impl->mStrong; }
如果之前已經有強引用，直接將強引用數加1，android_atomic_cmpxchg表示如果impl->mStrong的值為curCount，則把impl->mString的值改為curCount+1，此處用while循環是防止其他線程已經增加了強引用數。
接下來：
if (curCount <= 0 || curCount == INITIAL_STRONG_VALUE)
表示對象目前沒有強引用，這就要判斷對象是否存在了。
如果curCount == INITIAL_STRONG_VALUE，表示對象沒有被sp引用過。接下來判斷：
allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) != OBJECT_LIFETIME_WEAK
|| impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id);
表示：如果對象的生命周期只受強引用控制，對象一定存在，要有強引用才可以管理對象的釋放，所以一定會允許生成強引用；如果對象的生命周期受弱引用控制，調用對象的onIncStrongAttempted試圖增加強引用，由於此時在弱引用中，弱引用一定不為0，對象也一定存在，調用onIncStrongAttempted的意圖是因為類的實現者可能不希望用強引用引用對象。在RefBase中onIncStrongAttempted默認返回true：
bool RefBase::onIncStrongAttempted(uint32_t flags, const void* id) { return (flags&FIRST_INC_STRONG) ? true : false; }
如果curCount <= 0（只會等於0），表示對象強引用數經歷了INITIAL_STRONG_VALUE -->大於0 --> 0，接下來就要判斷：
allow = (impl->mFlags&OBJECT_LIFETIME_WEAK) == OBJECT_LIFETIME_WEAK
&& impl->mBase->onIncStrongAttempted(FIRST_INC_STRONG, id);
如果對象的生命周期受強引用數控制，那么由於曾被sp引用過，現在強引用數又為0，對象就已經被delete了，所以就不能生成強引用，否則如果對象的生命周期受弱引用數控制，就通過onIncStrongAttempted看類的實現者是否希望當對象的強引用數變為0時可以再次被強引用引用。
if (!allow) { decWeak(id); return false; }
如果allow為false表示不能從弱引用生成強引用，就要調用decWeak將弱引用減1（因為在promote入口先將弱引用加了1），然后返回false表示生成強引用失敗。
if (curCount == INITIAL_STRONG_VALUE) { android_atomic_add(-INITIAL_STRONG_VALUE, &impl->mStrong); impl->mBase->onFirstRef(); }
最后，如果curCount == INITIAL_STRONG_VALUE表示第一次被sp引用，調用對象的onFirstRef函數。
五、總結
RefBase內部有一個指針指向實際對象，有一個weakref_impl類型的指針保存對象的強／弱引用計數、對象生命周期控制。
sp只有一個成員變量，用來保存實際對象，但這個實際對象內部已包含了weakref_impl *對象用於保存實際對象的引用計數。sp 管理一個對象指針時，對象的強、弱引用數同時加1，sp銷毀時，對象的強、弱引用數同時減1。
wp中有兩個成員變量，一個保存實際對象，另一個是weakref_impl *對象。wp管理一個對象指針時，對象的弱引用計數加1，wp銷毀時，對象的弱引用計數減1。
weakref_impl中包含一個flag用於決定對象的生命周期是由強引用數控制還是由弱引用數控制：
-
當flag為0時，實際對象的生命周期由強引用數控制，weakref_impl *對象由弱引用數控制。
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當flag為OBJECT_LIFETIME_WEAK時，實際對象的生命周期受弱引用數控制。
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當flag為OBJECT_LIFETIME_FOREVER時，實際對象的生命周期由用戶控制。
可以用extendObjectLifetime改變flag的值。