别再找了,一文彻底解析Java 中的弱引用 [复制链接]

2019-11-5 09:48
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Tag:  弱引用

概览

本文会通过对弱引用的定义讲起,然后通过案例的使用一步一步的深入源码进行分析其原理,从而让读者深刻的理解什么是弱引用,如何使用弱引用,什么场景下会使用弱引用,弱引用可以解决什么样的问题,以及它的源码实现是怎样的,其中会涉及的内存溢出,垃圾回收原理

作用:

jdk 官网解释:

弱引用主要应用在不阻止它的key或者value 被回收的mapping。直接贴英文吧,翻译水平有限(weak references are for implementing canonicalizing mappings that do not prevent their keys (or values) from being reclaimed)

个人理解:

弱引用的出现就是为了垃圾回收服务的。它引用一个对象,但是并不阻止该对象被回收。如果使用一个强引用的话,只要该引用存在,那么被引用的对象是不能被回收的。弱引用则没有这个问题。在垃圾回收器运行的时候,如果一个对象的所有引用都是弱引用的话,该对象会被回收

案例深度解析

理想的情况下,我们希望当我们不再使用一个对象的时候,能够在gc 发生的时候就把它回收掉。但是有些时候,由于我们的粗忽,在坏的情况下会导致内存溢出。这种案例尤其发生在一个生命使用周期很长的map 存放了很多实际使用生命周期短的对象。请看下面这个例子

别再找了,一文彻底解析Java 中的弱引用

运行后输出结果:

gc 发生前:1
开始通知GC
gc 发生后:1
复制代码

从输出的结果可以看到,即使我们通过把key和value 设置为null 来告诉jvm,我们不再使用这个对象了,map 里面对象依然没有被GC 回收,因为key和value 被一个强引用map 指向,根据可达性判断,垃圾回收器是不能回收掉key和value 这个对象的。map 被定义为statis 的静态变量,是一个使用生命周期很长的对象。在strongTest()方法中存在了一个key和value 的局部变量,它随着方法的执行完,这个变量的生命使用周期就结束了,但是粗糙的程序员忘记remove 了,这个时候垃圾回收器是不能回收它的。如果这种生命周期相对短的对象很多,最终就有可能消耗掉JVM中全部的内存。

但是这里我有一个好奇,假如这里的key和value 指向的对象在执行完strongTest()方法 以后用不着了,但是我可能又不是很好的判断去主动调用remove 来移除它。想要垃圾回收器自己判断回收掉可不可以呢?答案其实是可以的,这个时候就是弱引用上场了,请看下面程序

别再找了,一文彻底解析Java 中的弱引用

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运行上面代码输出结果

gc 发生前:1
开始通知GC
gc 发生后:0
复制代码

从输出结果0,我们可以判断已经成功被垃圾回收了。what?整个过程我们只是把HashMap 换成了WeakHashMap,并且key 由String 换成了WeakReference。其实就是由于字符串只有弱引用指向,所以可以被垃圾回收掉。是不是很简单,如果到这里你就停止研究弱引用了,那就太暴殄天物了

WeakHashMap 深度解析

上面的程序片段中,其实只有key 设置了为弱引用new WeakReference<>(key),那正常也就只有这个key 对应的内存被回收而已,由于没有调用remove ,里面的value 和entry 也是不会回收掉的,那为什么最后输出的size 是0 呢? 很好的问题,我们深入去看WeakHashMap 的源码,我们发现了一个神奇的方法expungeStaleEntries()。在看源码之前先解析下引用队列的概念: 在弱引用被回收的时候会把该对象放到引用队列中,也就意味着从引用队列中获取的对象都是被回收的对象,先解释到这里,足以满足我们下面的源码分析了,接下来会做详细的解析

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从上面的代码片段,大概的意思就是从引用队列里面取出被回收的对象,然后和WeakHashMap 中的对象查找,找到之后就把对应的value 也设置为null,并且把对应的entry 设置为null,来告诉GC 去回收它。从源码可以看到expungeStaleEntries() 这个方法在执行WeakHashMap中的任何方法的时候都会被调用到的

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到这里也就完全明白为什么value 不设置为弱引用和没有显性的调用remove 方法也可以回收掉了

引用队列

从上面的的源码中,我们大概知道了引用队列的使用,那为什么要使用引用队列呢?假如没有引用队列,上面的例子我们就需要遍历全部的元素一个一个的去找,如果数量少那还好,如果数量多的时候,肯定就会出现一些性能问题。有了引用队列那就轻松可以解决上面的问题了。从WeakReference 源码中我们可以看到有两个构造函数,第二个是需要传入引用队列的

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引用队列hello word

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使用中需要注意的细节: 由于弱引用的对象在GC 发生的时候都可能会被回收掉,所以在使用之前我们都需要判断下是否为null 来避免空指针异常

别再找了,一文彻底解析Java 中的弱引用

总结

  1. 弱引用的出现是为了垃圾回收的
  2. 一个对象只有弱引用指向它的时候,它是可以被回收的
  3. 弱引用是在GC 发生的时候就进行回收,不管当时内存是否充足
  4. 如果你在创建弱引用指定一个引用队列的话,弱引用对象被回收的时候,会把该对象放入引用队列中
  5. 为了安全使用,每次都要判断下是否为空来判断该对象是否已经被回收,来避免空指针异常

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