理解 Java 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

 

   @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

 

   @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.

 

   @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.

 

 

转载自：http://www.iteye.com/topic/401478

评论

2 楼 dengminhui 2010-05-25  

galaxystar 写道

引用

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

如果object的finalize方法里有强引用。phantomReference怎么能阻断这个引用呢？就算它在finalize后执行。

可以参考这篇文章http://www.java-cn.com/technology/tech/2903.html

如果垃圾收集器发现了弱可及对象，就会出现下列情况：

WeakReference 对象的 referent 域被设置为 null，从而使该对象不再引用 heap 对象。


WeakReference 引用过的 heap 对象被声明为 finalizable。


当 heap 对象的 finalize() 方法被运行而且该对象占用的内存被释放时，WeakReference 对象就被添加到它的 ReferenceQueue（如果后者存在的话）。
如果垃圾收集器发现了虚可及对象，就会出现下列情况：

PhantomReference 引用过的 heap 对象被声明为 finalizable。


与软引用和弱引用有所不同，PhantomReference 在堆对象被释放之前就被添加到它的 ReferenceQueue。（请记住，所有的 PhantomReference 对象都必须用经过关联的 ReferenceQueue 来创建。）这使您能够在堆对象被回收之前采取行动。

1 楼 galaxystar 2010-05-19  

引用

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

如果object的finalize方法里有强引用。phantomReference怎么能阻断这个引用呢？就算它在finalize后执行。