JVM - 强软弱虚引用以及Reachability Fence

2020-05-19 3 分钟阅读 jvm

强软弱虚引用

四种引用类型分别对应了四种可达性：

  • 强可达：一个线程可以通过强引用达到一个对象，而不是通过软弱虚引用对象达到。
  • 软可达：不是强可达，但是可以通过SoftReference达到
  • 弱可达：不是强可达，也不是弱可达，可以通过WeakReference达到。当一个弱可达对象被清理了，那么它就变成了“可被finalization”
  • 虚可达：对象不是以上三种可达，但是已经被finalized，然后有一些虚引用引用它。
  • 不可达：不是以上四种可达，“可被回收”。

引用队列（ReferenceQueue）

当引用对象（软、弱、虚对象）的可达性发生变化的时候，它们就会被注册到ReferenceQueue里。

当一个软引用、弱引用被GC清理的时候（get()会返回null），他们会被追加到引用队列中。所以软、弱引用配合队列使用一般用处不大。除非你做了一个软、弱引用的子类，并且在里面添加了一些属性：

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ReferenceQueue<Foo> fooQueue = new ReferenceQueue<Foo>();

class ReferenceWithCleanup extends WeakReference<Foo> {
  Bar bar;
  ReferenceWithCleanup(Foo foo, Bar bar) {
    super(foo, fooQueue);
    this.bar = bar;
  }
  public void cleanUp() {
    bar.cleanUp();
  }
}

public Thread cleanupThread = new Thread() {
  public void run() {
    while(true) {
      ReferenceWithCleanup ref = (ReferenceWithCleanup)fooQueue.remove();
      ref.cleanUp();
    }
  }
}

当一个对象编程虚可达的时候，它的虚引用就会被添加到引用队列，当虚引用对象被清理或者虚引用对象变得不可达的时候，对象就才会变成不可达。

强引用（Strong Reference）

一般的引用

软引用（Soft Reference）

当要发生OOM之前，JVM会回收SoftReference所引用的对象。

软引用一般用来实现Cache，这样实现的Cache不会对内存造成压力，因为会被回收掉。

弱引用（Weak Reference）

WeakReference完全不影响垃圾回收，该回收的时候还是会被回收。

弱引用的特性用代码表示是：

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Object referent3 = weakReference2.get();
if (referent3 != null) {
    // GC hasn't removed the instance yet
} else {
    // GC has cleared the instance
}

你可以用来实现，如果你不想保持对A对象的强引用，同时如果A对象没有被回收，那么我就可以干活，如果A对象被回收了，那我也无所谓的逻辑。

虚引用（Phantom Reference）

PhantomReference完全不影响垃圾回收，该回收的时候还是会被回收。同时也无法得到所引用的对象，get()方法永远返回null。虚引用一定要配合ReferenceQueue来使用：

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Object counter = new Object();
ReferenceQueue refQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> p = new PhantomReference<>(counter, refQueue);
counter = null;
System.gc();
try {
    // Remove是一个阻塞方法，可以指定timeout，或者选择一直阻塞
    Reference<Object> ref = refQueue.remove(1000L);
    if (ref != null) {
        // do something
    }
} catch (InterruptedException e) {
    // Handle it
}

前面可达性已经说了，“虚可达”后面的状态是“不可达”，那么一个对象变成“虚可达”的意思就是它现在已经被finalized，但是还没有被回收，配合ReferenceQueue，就能够得到“对象该清理的都清理了，都已经被finalized了，即将被回收”的事件。

Reachability Fence

`java.lang.ref.Reference#reachabilityFence(Object ref)静态方法用来将ref所指向的对象设置为强引用。

这个是因为Java在垃圾回收的时候，会把下面的对象回收掉：

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new Foo().action()；

因为GC依赖的是可达性分析，而Foo对象实际上并不可达，就算它在调用方法，也是不可达的。为了避免在action()方法执行时被回收，可以添加这段代码：

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public void action() {
  try {
    // do some work
  } finally {
    Reference.reachabilityFence(this);
  }
}

这段代码的意思是在action()方法返回之前，Foo对象会保持强引用状态（虽然你会觉得代码位置不是应该放在第一行吗？但文档里是这么说的）。

参考资料

JVM - 并发标记之三色标记法和Pre-Write Barriers
JVM - String对象在Java 9中的变化

版权

CC BY-NC-ND 4.0

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