每個程序員都該瞭解的JVM - Java中的各種引用

建議先看完finalize方法之後再繼續閱讀本文

Java中的各種引用

從Java1.2發行以來弱引用一直就是一個很重要的概念但大多數的Java開發者都不是很清楚什麼是弱引用更不用說其他類型的引用

這篇文章會從垃圾回收的角度談各種引用使用時機以及如何判斷一個物件會不會被回收

這篇文章相關內容是從我未來的書每個程序員都該瞭解的JVM節錄而來有興趣的人可以密切關注期待一下

簡介

在每個程序員都該瞭解的JVM的垃圾回收器一章中我們會了解所有垃圾回收器的演算法跑完演算法之後就會遍歷所有堆中的物件判定每個物件還有沒有被引用

在Java1.2版本之前對於引用的定義很簡單有被指到就是有被引用沒被指到就是沒被引用

這樣遍歷完一次之後所有在堆的物件只會分兩種有被引用(非垃圾)跟沒被引用(垃圾)

但這樣比較不彈性如果我們跑完一次遍歷之後可以把所有物件分成更多等級比如說完全垃圾垃圾中等垃圾等等

好處是在平常收垃圾的時候只刪除完全垃圾在你的內存非常缺的時候再把中等色垃圾刪掉逼不得已的時候再把輕微垃圾刪掉不需要每次都全部刪光光增加了內存管理的彈性

Java有的引用強度由強到弱分別是強引用軟引用弱引用以及虛引用

強引用(Strong reference)

Object obj = new Object();

這種用法大家都很熟了不再贅述只要obj不指到別人 new Object()這個內存就不會被回收

軟引用(Soft reference)

先看一下用法

Object obj = new Object();
SoftReference<Object> sobj = new SoftReference<Object>(obj);
obj = null;

先有個強引用把強引用丟進軟引用的建構子這樣sobj就是個指到new Object()的軟引用

從sobj存取這個物件的方式是sobj.get() 很好理解

如果一個物件被一個軟引用指到那麼只有在將要發生內存溢出的時候 才會被垃圾回收器清掉也就是說你有事沒事呼叫個

System.gc();

這個物件是不會被回收的

弱引用(Weak reference)

看一下用法

Object obj = new Object();
WeakReference<Object> wobj = new WeakReference<Object>(obj);
Obj = null;

用法一模一樣

弱引用指到的內存在下一次垃圾回收的時候就會被回收

弱引用跟軟引用都可以讓你在程式碼的任意時候給你一個關心他的機會

Object referent = wobj.get();
if (referent != null) {
    // GC hasn't removed the instance yet
} else {
    // GC has cleared the instance
}

你用弱引用跟軟引用指到某個對象後他如果被垃圾回收了你也沒有要阻止他的意思(不然你就會用強引用指他) 但還給了你一個隨時關心他的機會

當然你可以輕易的清掉你的弱引用

wobj.clear()

clear之後 new Object()就真的再也沒有人關心了

虛引用(Phantom reference)

用法也完全一樣

Object obj = new Object();
PhantomReference<Object> pobj = new PhantomReference<Object>(obj, null);
Obj = null;

pobj.get() always null 當一個內存被虛引用給引用那對於垃圾回收器來說跟沒有被引用是一樣的意思唯一的差別是當這個內存被回收的時候你有機會可以得到一個系統通知你可以想成是一個callback 他會丟一個通知到Reference Queue

更多Reference Queue的講解請看Reference Queue

同一引用路徑上的不同引用

做學問要求甚解如果一條引用上有各種不同強度的引用怎麼辦

Alt text

黑色箭頭是強引用紅色箭頭是弱引用

光說不練假把戲把code寫出來

public class WeakOnePath {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    B b = new B();
    WeakReference<B> bRef = new WeakReference<B>(b);
    A a = new A(bRef);
    b = null;

    System.out.println("Run gc");
    Runtime.getRuntime().gc();
    Thread.sleep(1000);

    System.out.println("bRef's referent:" + bRef.get());
    System.out.println("bRef's referent thru a->bRef->B:" + a.getRefB().get());
  }
}

class A {
  private WeakReference<B> bRef;

  public A(WeakReference<B>bRef) {
    this.bRef = bRef;
  }

  public WeakReference<B> getRefB() {
    return bRef;
  }
  @Override
  public void finalize() {
    System.out.println("A cleaned");
  }
}

class B {

  @Override
  public void finalize() {
    System.out.println("B cleaned");
  }
}

new B() 被垃圾回收器清掉

Run gc
B cleaned
bRef's referent:null
bRef's referent thru a->bRef->B:null

可是如果我把所有的WeakReference改成SoftReference

Run gc
bRef's referent:com.jyt0532.jvm.B@60e53b93
bRef's referent thru a->bRef->B:com.jyt0532.jvm.B@60e53b93

就不會被清掉

所以一條引用上如果有多種不同的引用就以最弱的那個為準

所以這個例子 Alt text new B()就是弱引用

不同引用路徑上的引用

Alt text

黑色箭頭是強引用紅色箭頭是弱引用綠色箭頭是虛引用藍色箭頭是軟引用

如果一個記憶體被多條引用指到那這記憶體最終引用就是每條引用中最強的那個引用

就是個Max(min())的概念

這個例子中記憶體B就是弱引用

使用時機

講了那麼多理論部分的知識現在來講一下各種引用的使用時機

軟引用: cache 因為他只有在記憶體真的不夠了才會去做垃圾收集所以很適合拿來做快取

弱引用: 最常見的例子是WeakHashMap 他的Key是WeakReference, Value是跟這個reference相關的資訊當你map裡的的Key指到的東西被回收 value也跟著不見

虛引用: 用來通知你某個物件已經被回收了可以讓你清理某些當初分配給他的資源詳見Reference Queue

完整內容敬請關注每個程序員都該瞭解的JVM

本書介紹

這本書是我2018年的目標，希望能把複雜艱澀的Java虛擬機知識，解釋到剛接觸Java的大一也能懂。

我會用我認為最容易了解的角度開始切入，用最容易了解的語言解釋，你甚至可以當作在天橋下聽人說書，聽著聽著就懂了。

JVM很難。

讀懂很難。

解釋更難。

解釋的好懂更難。

但這才是寫書的理由。

本書目錄(暫定)

前言

JAVA虛擬機介紹

類文件結構

虛擬機類加載機制

反射

執行引擎

運行時數據區

垃圾收集器

附錄

2019年

磅礴上市，敬請期待。

jyt0532's Blog