全面解析Java中的GC与幽灵引用
java 中一共有 4 种类型的引用 : strongreference、 softreference、 weakreference 以及 phantomreference (传说中的幽灵引用 呵呵),
这 4 种类型的引用与 gc 有着密切的关系, 让我们逐一来看它们的定义和使用场景 :
1、 strong reference
strongreference 是 java 的默认引用实现, 它会尽可能长时间的存活于 jvm 内, 当没有任何对象指向它时 gc 执行后将会被回收
java代码
@test
public void strongreference() {
object referent = new object();
/**
* 通过赋值创建 strongreference
*/
object strongreference = referent;
assertsame(referent, strongreference);
referent = null;
system.gc();
/**
* strongreference 在 gc 后不会被回收
*/
assertnotnull(strongreference);
}
2、 weakreference & weakhashmap
weakreference, 顾名思义, 是一个弱引用, 当所引用的对象在 jvm 内不再有强引用时, gc 后 weak reference 将会被自动回收
@test
public void weakreference() {
object referent = new object();
weakreference<object> weakrerference = new weakreference<object>(referent);
assertsame(referent, weakrerference.get());
referent = null;
system.gc();
/**
* 一旦没有指向 referent 的强引用, weak reference 在 gc 后会被自动回收
*/
assertnull(weakrerference.get());
}
weakhashmap 使用 weakreference 作为 key, 一旦没有指向 key 的强引用, weakhashmap 在 gc 后将自动删除相关的 entry
@test
public void weakhashmap() throws interruptedexception {
map<object, object> weakhashmap = new weakhashmap<object, object>();
object key = new object();
object value = new object();
weakhashmap.put(key, value);
asserttrue(weakhashmap.containsvalue(value));
key = null;
system.gc();
/**
* 等待无效 entries 进入 referencequeue 以便下一次调用 gettable 时被清理
*/
thread.sleep(1000);
/**
* 一旦没有指向 key 的强引用, weakhashmap 在 gc 后将自动删除相关的 entry
*/
assertfalse(weakhashmap.containsvalue(value));
}
3、softreference
softreference 于 weakreference 的特性基本一致, 最大的区别在于 softreference 会尽可能长的保留引用直到 jvm 内存不足时才会被回收(虚拟机保证), 这一特性使得 softreference 非常适合缓存应用
@test
public void softreference() {
object referent = new object();
softreference<object> softrerference = new softreference<object>(referent);
assertnotnull(softrerference.get());
referent = null;
system.gc();
/**
* soft references 只有在 jvm outofmemory 之前才会被回收, 所以它非常适合缓存应用
*/
assertnotnull(softrerference.get());
}
4、 phantomreference
作为本文主角, phantom reference(幽灵引用) 与 weakreference 和 softreference 有很大的不同, 因为它的 get() 方法永远返回 null, 这也正是它名字的由来
java代码
@test
public void phantomreferencealwaysnull() {
object referent = new object();
phantomreference<object> phantomreference = new phantomreference<object>(referent, new referencequeue<object>());
/**
* phantom reference 的 get 方法永远返回 null
*/
assertnull(phantomreference.get());
}
诸位可能要问, 一个永远返回 null 的 reference 要来何用, 请注意构造 phantomreference 时的第二个参数 referencequeue(事实上 weakreference & softreference 也可以有这个参数),
phantomreference 唯一的用处就是跟踪 referent 何时被 enqueue 到 referencequeue 中.
5、 rererencequeue
当一个 weakreference 开始返回 null 时, 它所指向的对象已经准备被回收, 这时可以做一些合适的清理工作. 将一个 referencequeue 传给一个 reference 的构造函数, 当对象被回收时, 虚拟机会自动将这个对象插入到 referencequeue 中, weakhashmap 就是利用 referencequeue 来清除 key 已经没有强引用的 entries.
java代码
@test
public void referencequeue() throws interruptedexception {
object referent = new object();
referencequeue<object> referencequeue = new referencequeue<object>();
weakreference<object> weakreference = new weakreference<object>(referent, referencequeue);
assertfalse(weakreference.isenqueued());
reference<? extends object> polled = referencequeue.poll();
assertnull(polled);
referent = null;
system.gc();
asserttrue(weakreference.isenqueued());
reference<? extends object> removed = referencequeue.remove();
assertnotnull(removed);
}
6、phantomreference vs weakreference
phantomreference 有两个好处, 其一, 它可以让我们准确地知道对象何时被从内存中删除, 这个特性可以被用于一些特殊的需求中(例如 distributed gc, xwork 和 google-guice 中也使用 phantomreference 做了一些清理性工作).
其二, 它可以避免 finalization 带来的一些根本性问题, 上文提到 phantomreference 的唯一作用就是跟踪 referent 何时被 enqueue 到 referencequeue 中, 但是 weakreference 也有对应的功能, 两者的区别到底在哪呢 ?
这就要说到 object 的 finalize 方法, 此方法将在 gc 执行前被调用, 如果某个对象重载了 finalize 方法并故意在方法内创建本身的强引用, 这将导致这一轮的 gc 无法回收这个对象并有可能引起任意次 gc, 最后的结果就是明明 jvm 内有很多 garbage 却 outofmemory, 使用 phantomreference 就可以避免这个问题, 因为 phantomreference 是在 finalize 方法执行后回收的,也就意味着此时已经不可能拿到原来的引用, 也就不会出现上述问题, 当然这是一个很极端的例子, 一般不会出现.
7、 对比
soft vs weak vs phantom references | ||||
---|---|---|---|---|
type | purpose | use | when gced | implementing class |
strong reference | an ordinary reference. keeps objects alive as long as they are referenced. | normal reference. | any object not pointed to can be reclaimed. | default |
soft reference | keeps objects alive provided there's enough memory. | to keep objects alive even after clients have removed their references (memory-sensitive caches), in case clients start asking for them again by key. | after a first gc pass, the jvm decides it still needs to reclaim more space. | java.lang.ref.softreference |
weak reference | keeps objects alive only while they're in use (reachable) by clients. | containers that automatically delete objects no longer in use. | after gc determines the object is only weakly reachable |
java.lang.ref.weakreference java.util.weakhashmap |
phantom reference | lets you clean up after finalization but before the space is reclaimed (replaces or augments the use offinalize()) | special clean up processing | after finalization. |
java.lang.ref.phantomreference
|
8. 小结
一般的应用程序不会涉及到 reference 编程, 但是了解这些知识会对理解 gc 的工作原理以及性能调优有一定帮助,在实现一些基础性设施比如缓存时也可能会用到, 希望本文能有所帮助。