|
淺談引用計數(shù)
前言
作為Delphi程序員，您可以不用看這節(jié)內容，但是如果您想更多的了解一些COM內部技術，或是在對象模型與引用模型之間可以進行很好的控制的話，筆者更希望你可以抽出些許時間來看這一切的內容，而益處提體的將很明顯，您可以自由的用一些技巧來解決讓您頭疼的問題。好了，繼續(xù)我們今天的交流；
在組件技術必備知識二中，我們對接口（Interface）進行了一些介紹，當我們并沒有深入的對接口的實現(xiàn)/效率/優(yōu)化等問題進行進一步的禪述，而了解它們的確對于我們以后的編程是有很大的幫助的，我們都知道，每個接口都會維護一個全局變量FRefCount (這是Object Pascal里的變量名稱，如果是在C++里，它維護的是m_CRef)，它專門用來控制接口的生命周期，或是組件的生命周期（組件/接口同樣具有生命周期），當然，我們也可以給接口強制給值Nil同樣可以釋放接口，但那是不安全的或是不應該被推薦的。在此處之所以將引用技術做為一個課題例出來就是希望各位可以對組件的優(yōu)化、效率方面認識一些。而FRefCount是在_AddRef and _Release中得以實現(xiàn)的，如下代碼（本節(jié)所有代碼摘自Delphi6中，只要您的參考版本是Delphi4以上，代碼都是相同的）。
function TInterfacedObject._AddRef: Integer;
begin
Result := InterlockedIncrement(FRefCount);
end;
function TInterfacedObject._Release: Integer;
begin
Result := InterlockedDecrement(FRefCount);
if Result = 0 then
Destroy;
end;
從代碼中我們可以看出，接口的生命周期是在_AddRef and _Release兩個方法中控制的，事實上，這兩個方面在組件編程中，就是專門用來控制組件的生命周期（關于組件生命周期和接口生命周期我們將會近一步的進行說明。），之外它們可以說是沒有意義的，而引用計數(shù)變量（FRefCount）如果在不考慮組件的生命周期時，也是完全沒有意義的。
AddRef and Release是實現(xiàn)的一種名為引用計數(shù)的內存管理技術，引用計數(shù)技術是使組件自己刪除組件的最簡單的同時也是效率最高的方法。COM組件將維護一個引用計數(shù)的變量來對自己生命周期進行管理，當客戶從組件獲得一個接口時，這個引用計數(shù)變量會進行增1操作（_AddRef）,當客戶釋放了對接口的調用時，組件會自動的進行引用計數(shù)的減1操作(_Release),在基于Delphi的編程中,我們可以不去考慮什么時候進行調用這兩個方法,但是如果您一旦脫離了Delphi的話,您可能必須要考慮什么時候調用這兩個方法,如在C++中,您就一定要自己調用這兩個方法,這也正是筆者為什么會寫這一節(jié)的內容.簡單的來說,引用計數(shù)我們平時不需要去考慮,但是在對象引用和接口引用中,您就需要自己去調用這兩個方法,同時它還涉及到作為一個組件是去整個的釋放還是單個的釋放上以及最小單位的釋放上是有必要去考慮引用計數(shù)的。如：對于一個COM組件而言，它封裝了一些COM對象，但是用戶通過接口可能需要調用COM組件中的幾個COM對象提供的服務，那么問題就產生了，用戶有可能在訪問完了一個COM對象再去訪問另一個COM對象或是進行互動的方式進行訪問，很不幸運的是這個組件又是一個占用內存資用很大的組件，特別提體到用戶所訪問的兩個或是更多的COM對象的同時，您如何對組件進行有效的管理呢？是用戶訪問完了一個COM對象之后就立馬釋放這個COM對象呢？還是當用戶對組件訪問完成之后再進行組件級的釋放呢？或是您更詳細的對每一個用戶已經(jīng)不用的接口進行釋放呢？這都對組件的效率有些許影響。而此時我們選擇不同的方式就有可能需要自己增加引用計數(shù)變量進行控制了，如：
var
oFRefCount : Integer;//對象一級的引用計數(shù)的應用
begin
…….
end;
var
cFRefCount : Integer;//組件一級的引用計數(shù)的應用。
begin
……
end;
或是直接引用FRefCount//接口一級的應用計數(shù)的應用。
這都是我們一定要考慮的。而在對象模型和引用模型中，特別它們的混合應用中，如果您還讓Delphi為我們進行自動的優(yōu)化（引用計數(shù)的調用）的話，那么將是一場噩夢、災難！OK，我們先對這些有可能出現(xiàn)的問題進行討論，或是歸納為引用計數(shù)的優(yōu)化。
首先我們應該明白，常規(guī)下什么時候應該調用這兩個方法，歸納如下：
² 在返回之前需要調用_AddRef使得FRefCount進行+1操作。對于那些返回指針接口的函數(shù)，在返回之前應該對相應的指針進行_AddRef操作。這些函數(shù)包括：QueryInterface、CreateInstance。
² 使用完接口這后應該對相應的接口進行_Release操作，在Reslease中進行接口的釋放操作。
² 在賦值之后調用_AddRef方法。在接一個接口指針賦值給另一個接口指針之前應該調用其相應指針的_AddRef。換句話說，在調用一個接口的另外一個引用時，應增加相應組件的或是接口指針的引用計數(shù)。對象模型和引用模型在此提體的很明顯。
在上一篇文章中，我在圖示中有意的將COM對象的兩種方式：集合和包容提體了出來，而這做為COM組件的特殊例子，在引用計數(shù)我們也可以不去考慮。記得在之前曾提起過，可以給接口、對象進行強制的釋放，只要簡單的給它們至NIL就可以進行釋放。引用計數(shù)作為管理組件的生命周期的執(zhí)長官，在很多地方需要進行權衡。如下圖所示：
對于上圖我們來進行分析引用計數(shù)技術。
作為一個COM組件，它可以包含有多個COM對象，而且每個COM對象所封裝的邏輯規(guī)則也有大小的區(qū)別，比如COM對象1和COM對象2都封裝了很多的邏輯規(guī)則，而COM對象3相對而言只是封裝了一些很少的邏輯規(guī)則，如果用戶A現(xiàn)在可能同時需要COM對象1和COM對象3所提供的服務，并且它里要先訪問COM對象1這后才對進行COM對象3訪問，再如果這個COM組件僅僅包含了這兩個COM對象的話，當用戶已經(jīng)完成了COM對象1的訪問，之后對COM對象3進行訪問，那么我們是否還有讓COM對象1在內存中的占用？而之前我們也已經(jīng)說了在COM對象1所封裝的邏輯規(guī)則比較多，它占用的內存量比較大，COM對象3還讓存在嗎？當然，它已經(jīng)沒有存在的必要了，但是，我們此時如何知道它的服務已經(jīng)不再為用戶A提供了？作為一個組件，它自身為我們維護一個組件級的引用計數(shù)，當這個組件的服務提供完成之后，它會自動的釋放，但是COM對象并不會進行自動的釋放，這時我們就可以在服務應用程序里邊進行釋放，如前，我們可以通過定義一個oFRefCount來進行觀察�？梢酝瓿蒀OM對象的釋放，這樣就可以讓更多的內存得以重新利用，使得組件效率得以提高，但是有些情況并不一樣，如果相反，我們是先調用的COM對象3，而之后才調用的是COM對象3。那么此時也沒有釋放的必要。所以這些都是我們在組件的編程中應該想到的和應該解決的。而且，在實際的編程中所遇到的情況遠遠的復雜于我們所舉的例子，如果有多個對象并存的話情況將更復雜，但只要我們把握住一些問題是我們可以通過引用計數(shù)來解決的，而并非是簡單的讓系統(tǒng)為我們來完成這些引用計數(shù)，學會自己來進行觀察、判斷很重要，才能舉一反三，才能正真的提高組件的效率！同時，作為一個組件，并非會將每個對象的接口都直接的給用戶的，它也可以通一個共用的接口來進行其它的接口的引用。實例我將會給出。
再來談一談對象模型和引用模型中，引用計數(shù)的應用給程序帶來的不同。
對象模型和引用模型，我們都比較熟悉，如：
var
pT : TCoClass;//對象模型。
……
var
pI : ICoClass;//引用模型。
……
事實上，接口模型已經(jīng)在很大的程度上替代了引用模型，如上兩段代碼，我們都可以在程序中去進行COM對象的調用，那么此時就會用到AS操作符，將一個對象指針賦值給或是被賦值于一個接口指針，此時，Delphi中當應用了AS的時候，它會自動的調用_AddRef函數(shù)。接口使用完之后，它會調用_Release函數(shù)，用戶的對象將被銷毀。如下：
Procedure DoSomethingwithInterface(Intf : IFormattedNumber);
Begin
ShowMessage(Intf.FormattedString);
End;
Procedure CreateAndUserObject;
Begin
MyInterger := TformattedInteger.Create(12);
DoSomethingWithInterface(MyInteger as IFormattedNumber);
MyInteger.SetValue(10);
End;
在這個例子中，MyInteger是一個TformattedInteger類的對象。它是使用對象模型(也就是說，TformattedInteger.Create被賦值給了一個對象變量)所創(chuàng)建的。而在調用DoSomethingWithIntegerface時進行轉換，用到了As操作符（這就是一個很明顯的對象模型、引用或是接口模型的應用），而之前說了，在調用AS時，Delphi會進行_AddRef，而調用完完畢之后，它要進行_Release操作。此時，進行了As轉換完畢之后，事實上IformattedNumber的引用計數(shù)FrefCount已經(jīng)為0，那么接口被釋放，所以再調用MyIntegerSetValue(10)將會出錯，解決的方法是只要我們改變了函數(shù)聲明，如下：
Procedure DoSomethingwithInterface(var Intf : IFormattedNumber); 或者
Procedure DoSomethingwithInterface(Const Intf : IFormattedNumber);
就可以解決這個問題，理由很簡單，Const or var 類型合Delphi通過引用地址傳遞接口，而不是通過值傳遞。通過值傳遞接口將引起Delphi調用_AddRef和_ReLease。改正之后，可以作如下
Procedure DoSomethingwithInterface(var Intf : IFormattedNumber);
Begin
ShowMessage(Intf.FormattedString);
End;
Procedure CreateAndUserObject;
Begin
MyInterger := TformattedInteger.Create(12);
DoSomethingWithInterface(MyInteger);
MyInteger.SetValue(10);
End;
以上代碼來自網(wǎng)上，這僅僅是解決又匯合模型的一種方法，其實，在某些時候，我們來進行手動的調用_AddRef or _Release是很有必要的。
再此還要說的一點時，組件的生命周期的確是根據(jù)FrefCount來進行動態(tài)的作用的，但是，并非是他一人進行掌管，下一篇您將會看到類廠，會發(fā)現(xiàn)它也同樣的管理著組件的生命周期。
|
