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Java引用類型分析

wyk1184 / 2185人閱讀

摘要：強引用是使用最普遍的引用，它是默認的引用類型，不需要顯式聲明，在中沒有實際的類對應，可以把它理解為的內置省略默認引用類型。相同點當執行時，兩者引用的對象都會被回收。這時已經無法獲得引用的對象，并且對象被放入了。

概述 
java.lang.ref 類庫包含一組類，為垃圾回收提供了更大的靈活性。

java.lang.ref 有三個繼承自抽象類 Reference 的類:

這三個類為垃圾回收器(GC)提供了不同級別的提示，使得GC以不同的策略回收對象。

StrongReference

強引用是使用最普遍的引用，它是默認的引用類型，不需要顯式聲明，在java.lang.ref中沒有實際的類對應，可以把它理解為Java的內置省略默認引用類型。

具有強引用的對象, 只要對象是“可獲得的”(reachable)，GC就承諾不會回收對象，即使JVM內存不足，拋出OutOfMemoryError異常。

對象是“可獲得的”(reachable)，是指此對象可在程序中的某處找到。這意味著你在內存棧中有一個普通的引用，而它正指向此對象；也可能是你的引用指向某個對象，而那個對象含有另一個引用，指向正在討論的對象；也可能有更多的中間鏈接。
@Test
public void strongReferenceTest() {
    Object obj = new Object();
    System.gc();
    assertThat("obj沒被回收", obj, not(nullValue()));
}
SoftReference

只具有軟引用的對象，GC承諾在JVM內存充足的時候不回收對象。

@Test
public void softReferenceTest() {
    SoftReference objSoftReference = new SoftReference(new Object());
    
    int index = 0;
    long[][] vars = new long[1024][];
    
    long maxMemory;
    long freeMemory;
    
    while(objSoftReference.get() != null) {
        maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory(); //最大可用內存
        freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory(); //當前JVM空閑內存
        System.out.printf("maxMemory = %s, freeMemory = %s
", maxMemory, freeMemory);
    
        vars[index++] = new long[1024];
        System.gc();
    }
    assertThat("obj被回收了", objSoftReference.get(), nullValue());
}

執行上面的用例，剛開始objSoftReference引用的對象不會被GC回收，隨著內存逐漸被吃掉，JVM開始覺得內存匱乏了才回收objSoftReference 引用的對象。


由此可見，SoftReference在內存充足的時候保持對象，在內存匱乏的時候釋放對象。這種回收策略適合應用在內存敏感的高速緩存的場景。


注意: 執行用例前需要設置JVM參數: -Xmx1m，限制jvm的Java Heap最大值。


設置其他的值該用例可能執行失敗，原因是:




new long[1024]可能越過了JVM內存不充足的判斷邊界。



System.gc()調用頻率的限制。


WeakReference

只具有弱引用的對象，GC執行時會馬上回收對象。


@Test
public void WeakReferenceTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    WeakReference objWeakReference = new WeakReference(new Object(), referenceQueue);

    assertThat("還沒有執行GC, obj還沒被回收", objWeakReference.get(), not(nullValue()));
    assertThat("還沒有執行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執行完成

    assertThat("執行GC后, obj馬上被回收了", objWeakReference.get(), nullValue());
    assertThat("執行GC后, objWeakReference被放入referenceQueue", objWeakReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

由于GC線程的優先級比較低，不一定會很快執行GC，所以只具有弱引用的對象可能會繼續存活一段時間，這段時間內可以通過get()方法繼續獲得引用的對象。當GC回收對象后會把objWeakReference放入referenceQueue隊列中。

PhantomReference

只具有虛引用的對象，和 沒有任何引用一樣 ，無論它是否被回收，你永遠也取不到引用的對象了，并且GC執行時會馬上回收對象。


@Test
public void PhantomReferenceTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference objPhantomReference = new PhantomReference(new Object(), referenceQueue);

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("還沒有執行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執行完成

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("執行GC后, objPhantomReference被放入referenceQueue", objPhantomReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

換言之，當一個只具有虛引用的對象，你已經失去了對它的所有控制權。唯一你可知的是: 對象是否被GC回收了，當GC回收對象后和WeakReference一樣，GC會把objPhantomReference放入referenceQueue隊列中。

WeakReference vs PhantomReference

目前為止，我們已經可以總結出WeakReference和PhantomReference的一些相同點和不同點。


相同點:



當GC執行時，兩者引用的對象都會被回收。


對象被回收后，引用對象本身都會被放入一個ReferenceQueue隊列中。



不同點:



GC回收引用的對象前，WeakReference還有機會獲得引用的對象，而PhantomReference永遠失去了和引用的對象之間的聯系。


使用SoftReference和WeakReference時,你可以選擇是否要將它們放入ReferenceQueue中。而PhantomReference只能依賴于ReferenceQueue，否則毫無用處。



除了以上的不同點外，WeakReference和PhantomReference之間還有一個最大的不同點，先看用例:


Object obj = null;

@Test
public void WeakReferenceWhenFinalizeTest() throws InterruptedException {

    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    WeakReference objWeakReference = new WeakReference(
        new Object() {
            public void finalize() {
                obj = this;
            }
        }, referenceQueue);

    assertThat("還沒有執行GC, obj還沒被回收", objWeakReference.get(), not(nullValue()));
    assertThat("還沒有執行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執行完成

    assertThat("執行GC后, obj沒有被回收，但是無法獲取到對象", objWeakReference.get(), nullValue());
    assertThat("執行GC后, obj沒有被回收，objWeakReference被放入referenceQueue", objWeakReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

Object obj = null;

@Test
public void PhantomReferenceWhenFinalizeTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference objPhantomReference = new PhantomReference(
        new Object() {
            public void finalize() {
                obj = this;
            }
        }, referenceQueue);

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("還沒有執行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執行完成

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("執行GC后，obj沒有被回收，referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());
}

GC執行時，引用的對象通過finalize()再次將自己激活，GC最終并沒有釋放引用的對象。


這時:




WeakReference已經無法獲得引用的對象，并且WeakReference對象被放入了ReferenceQueue。



PhantomReference對象并沒有被放入ReferenceQueue。



所以，PhantomReference區別于WeakReference最大的不同是PhantomReference對象只有在對象真正被回收后才會被放入ReferenceQueue。

總結

如果你想繼續持有對某個對象的引用，希望以后還能夠訪問到該對象，同時也允許垃圾回收器釋放它，這時就應該使用Reference對象。


StrongReference、SoftReference、WeakReference 和PhantomReference由強到弱排列，應用的場景也各不相同。




Softreference: 只在內存不足時才被回收，主要用以實現內存敏感的高速緩存。



WeakReference: 主要用以實現 規范映射 ，具體的實踐可以查看WeakHashMap的實現。



Phantomreference: 可以追蹤對象的回收事件，主要用以執行回收前的清理工作，它比finalize()更靈活。

           
               
                                           
                       
                 
            
                     
             
               

                   
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    摘要：用一張思維導圖盡可能囊括一下的類加載過程的全流程。本文參考自來自周志明深入理解虛擬機第版，拓展內容建議讀者可以閱讀下這本書。

用一張思維導圖盡可能囊括一下JVM的類加載過程的全流程。
本文參考自來自周志明《深入理解Java虛擬機（第2版）》，拓展內容建議讀者可以閱讀下這本書。
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    Java 虛擬機總結給面試的你（中）
    
                                                     
    摘要：驗證過程驗證過程的目的是為了確保文件的字節流中包含的信息符合當前虛擬機的要求，并且不會危害虛擬機自身的安全。二虛擬機字節碼執行引擎虛擬機的執行引擎自行實現，可以自行制定指令集與執行引擎的結構體系。

本篇博客主要針對Java虛擬機的類加載機制，虛擬機字節碼執行引擎，早期編譯優化進行總結，其余部分總結請點擊Java虛擬總結上篇 。
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