快上网建站品牌

13518219792

JDK源码分析（8）之Reference完全解读

在阅读本文之前最好对 Reference 框架有一个整体的把握，可以参考我上一篇文章 Reference 框架概览 ；本文主要讲了 Reference 的子类实现和应用（SoftReference，WeakReference，PhantomReference）；

创新互联坚持“要么做到，要么别承诺”的工作理念，服务领域包括：网站制作、网站设计、企业官网、英文网站、手机端网站、网站推广等服务，满足客户于互联网时代的宁阳网站设计、移动媒体设计的需求，帮助企业找到有效的互联网解决方案。努力成为您成熟可靠的网络建设合作伙伴！

Java 引用的强弱关系：StrongReference > SoftReference > WeakReference > PhantomReference

一、StrongReference

强引用：我们通常使用的引用，形如Object o = new Object();

JDK源码分析（8）之 Reference 完全解读

此时从 stack 中的 o，到 heap 中的 Object 就是强引用；其他引用强弱的判定规则，可以查看我上一篇文章Reference 框架概览 ；

二、SoftReference

软引用：可以用来表示一些有用但非必须的对象；JVM 会根据使用率和剩余堆空间大小来公共决定什么时候回收 SoftReference；JVM 保证在抛出 OOM 之前会再次扫描回收这些软引用，如果回收后内存仍不足才会抛出 OOM；所以在源码的注释中也写了 SoftReference 适合实现内存敏感的缓存；

public class SoftReference extends Reference {  /**
   * Timestamp clock, updated by the garbage collector
   */
  static private long clock;  /**
   * Timestamp updated by each invocation of the get method.  The VM may use
   * this field when selecting soft references to be cleared, but it is not
   * required to do so.
   */
  private long timestamp;  public SoftReference(T referent) {    super(referent);    this.timestamp = clock;
  }  public SoftReference(T referent, ReferenceQueue q) {    super(referent, q);    this.timestamp = clock;
  }  public T get() {
    T o = super.get();    if (o != null && this.timestamp != clock)      this.timestamp = clock;    return o;
  }

}

看上面的代码，SoftReference 与 Reference 相比多了两个时间戳 clock，timestamp，并且会在每次 get的时候更新时间戳；

  • clock：这个时间戳是static修饰的，是所有 SoftReference 共有，由 JVM 维护；

  • timestamp：主要用于记录当前对象的存活时间；

回收策略

上面提到 SoftReference 的回收是由使用率和剩余堆空间大小来公共决定的，那么它是怎么实现的呢？

openjdk/hotspot/src/share/vm/memory/referencePolicy.cpp

// Capture state (of-the-VM) information needed to evaluate the policyvoid LRUCurrentHeapPolicy::setup() {
  _max_interval = (Universe::get_heap_free_at_last_gc() / M) * SoftRefLRUPolicyMSPerMB;
  assert(_max_interval >= 0,"Sanity check");
}// The oop passed in is the SoftReference object, and not// the object the SoftReference points to.bool LRUCurrentHeapPolicy::should_clear_reference(oop p, jlong timestamp_clock) {
  jlong interval = timestamp_clock - java_lang_ref_SoftReference::timestamp(p);
  assert(interval >= 0, "Sanity check");  // The interval will be zero if the ref was accessed since the last scavenge/gc.
  if(interval <= _max_interval) {    return false;
  }  return true;
}

根据上面的代码可以大致知道:

  1. 首先计算出了最大堆内存和上次 GC 时剩余的内存；

  2. 再用（剩余内存 / 最大内存 ）* SoftRefLRUPolicyMSPerMB 得出到下次 GC 期间软引用的最大 idle 时间；

  3. 最后用 clock 和 timestamp 两个时间戳差值得到 SoftReference 的 idle 时间（每次 get 的时候 this.timestamp = clock;，所以get 之后 idle 时间归零），如果大于最大 idle 时间则清除；

我们可以简单测试一下，启动参数：-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=2 -Xmx10M -XX:+PrintCommandLineFlags -verbose:gc；

  • -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=2：可以参照上面的计算过程调节 SoftReference 的回收频率；

  • -Xmx10M：为最大堆内存，同样可以自行调节，-verbose:gc：打开 GC 日志，-XX:+PrintCommandLineFlags：打印 JVM 启动参数；

private static void test03() throws InterruptedException {
  ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
  Object o = new Object() {    @Override
    public String toString() {      return "zhangsan";
    }
  };
  
  Reference softRef = new SoftReference(o, queue);  new Monitor(queue).start();
  
  o = null;
  System.gc();
  log.info("o=null, referent:{}", softRef.get());  
  byte[] bytes = new byte[3 * 1024 * 1024];
  System.gc();
  log.info("After GC, referent:{}", softRef.get());
  Thread.sleep(2000);
  System.gc();
  log.info("After GC, referent:{}", softRef.get());
}private static class Monitor extends Thread {
  ReferenceQueue queue;  public Monitor(ReferenceQueue queue) {    this.queue = queue;
  }  
  @Override
  public void run() {    while (true) {      try {
        log.info("remove reference:{}", queue.remove().toString());
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

// 打印：

[main] o=null, referent:zhangsan
[main] After GC, referent:zhangsan
[main] After GC, referent:null[Thread-0] remove reference:java.lang.ref.SoftReference@bcffe9a

根据不同的参数设置会出现不同的情况，大家可以自行调节参数，验证上面的计算规则；另外如果-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0，那么 SoftReference 就应该和 WeakReference 差不多了，至于是否完全一致，就留到以后查看 JVM 的时候再确定了；

三、WeakReference

弱引用：被弱引用关联的对象只能生存到下一次 GC，当 GC 的时候无论内存是否足够，使用是否频繁都会被清除；同样源码注释里面也写了 WeakReference 适合实现 canonicalizing mappings，比如 WeakHashMap；

public class WeakReference extends Reference {  public WeakReference(T referent) {    super(referent);
  }  public WeakReference(T referent, ReferenceQueue q) {    super(referent, q);
  }
}

简单测试，启动参数：-Xmx300M -XX:+PrintCommandLineFlags -verbose:gc；

private static void test04() {
  ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
  Object o = new Object() {    @Override
    public String toString() {      return "zhangsan";
    }
  };
  
  Reference ref = new WeakReference(o, queue);  new Monitor(queue).start();
  
  o = null;
  log.info("Before GC, referent:{}", ref.get());
  System.gc();
  log.info("After GC, referent:{}", ref.get());
}

// 打印：

[main]     Before GC, referent:zhangsan[main]     After GC, referent:null[Thread-0] remove reference:java.lang.ref.WeakReference@67ac4ff0

可以看到在内存足够的时候，referent 被清除，WeakReference 在下次 GC 的时候随机被清除，并且 ReferenceQueue 也收到了事件通知；

四、PhantomReference

虚引用：最弱的一种引用关系，虚引用对一个对象的生命周期完全没有影响，设置虚引用的唯一目的就是得到 referent 被回收的事件通知；

public class PhantomReference extends Reference {    public T get() {        return null;
    }    public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue q) {        super(referent, q);
    }
}

从源码也能看到 get 的时候，永远返回 null；

同样简单测试一下，

private static void test06() {
  ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
  Object o = new Object() {    @Override
    public String toString() {      return "zhangsan";
    }
  };
  
  Reference ref = new PhantomReference(o, queue);  new Monitor(queue).start();
  
  o = null;
  log.info("Before GC, referent:{}", ref.get());
  System.gc();
  log.info("After GC, referent:{}", ref.get());
}

// 打印：

[main]     Before GC, referent:null[main]     After GC, referent:null[Thread-0] remove reference:java.lang.ref.PhantomReference@661a5fff

可以看到 PhantomReference.get() 始终为 null，并且当 referent 被回收的时候，并且 ReferenceQueue 也收到了事件通知；

此外 PhantomReference 和其他引用还有一个很大的不同，在 ReferenceQueue 中 JVM 并不会帮我们把 referent 字段置为空；

private static void test07() {
  ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
  Object o = new Object() {    @Override
    public String toString() {      return "zhangsan";
    }
  };
  
  Reference ref = new PhantomReference(o, queue);  new Monitor2(queue).start();
  
  o = null;
  log.info("Before GC, referent:{}", ref.get());
  System.gc();
  log.info("After GC, referent:{}", ref.get());
}private static class Monitor2 extends Thread {
  ReferenceQueue queue;  
  public Monitor2(ReferenceQueue queue) {    this.queue = queue;
  }  
  @Override
  public void run() {    try {      while (true) {
        Reference ref = queue.poll();
        log.info("remove reference:{}", ref);        if (ref != null) {
        Field field = Reference.class.getDeclaredField("referent");
        field.setAccessible(true);
        
        log.info("ReferenceQueue get Referent:{}", field.get(ref));
        ref.clear();        break;
        }
      }
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

// 打印：

[main]     Before GC, referent:null[main]     After GC, referent:null[Thread-0] remove reference:null[Thread-0] remove reference:java.lang.ref.PhantomReference@7b4cba2
[Thread-0] ReferenceQueue get Referent:zhangsan

这里可以看到从 ReferenceQueue 中取出来的 Reference 仍然可以取到引用对象，即 referent；但是在其他引用中打印为 null，这里可以将上面例子中的 Monitor 改为 Monitor2 测试；

Cleaner：
在Reference.tryHandlePending()里面提到的，主要用于替代Object.finalize();

public class Cleaner extends PhantomReference {  private static final ReferenceQueue dummyQueue = new ReferenceQueue<>();  static private Cleaner first = null;  private Cleaner
    next = null,
    prev = null;    
  private final Runnable thunk;  
  private Cleaner(Object referent, Runnable thunk) {    super(referent, dummyQueue);    this.thunk = thunk;
  }  
  public static Cleaner create(Object ob, Runnable thunk) {    if (thunk == null)      return null;    return add(new Cleaner(ob, thunk));
  }  private static synchronized Cleaner add(Cleaner cl) {    if (first != null) {
      cl.next = first;
      first.prev = cl;
    }
    first = cl;    return cl;
  }  private static synchronized boolean remove(Cleaner cl) { }  public void clean() {    if (!remove(this))      return;    try {
      thunk.run();
    } catch (final Throwable x) {
      AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {          public Void run() {            if (System.err != null)              new Error("Cleaner terminated abnormally", x)
                .printStackTrace();
            System.exit(1);            return null;
          }});
    }
  }
}
从代码可以看到，
  • Cleaner 只能通过工厂方法创建，并且所有的 Cleaner 都共同属于同一个 Reference 链表；
  • 代码中的next、prev不同于 Reference 中的 next，他们组成了一个双向链表；
  • Cleaner 中没有入队操作，在创建之初就已经加入链表了，具体代码可以查看Reference.tryHandlePending()；
  • ReferenceQueue（dummyQueue 域）的作用不再是提供入队和事件监听功能，而仅仅是保证 GC 不会自动将 Cleaner 给回收了；
  • Cleaner 的主要逻辑就是传入一个 clean 线程，在 referent 引用对象清除的时候，执行 clean 操作；
总结
  • 对于上面讲的软引用、弱引用、虚引用，都有一套共同的事件通知机制，具体逻辑在 Reference 类中；主要的差别在于引用回收条件的判断，这部分代码在 JVM 里面；
  • 另外对于 Reference 类还有 FinalReference 没有写，主要用于当类重写finalize方法时，JVM 会将他包装在 FinalReference 里面，里面的细节比较多，并且一般不建议使用，所以暂时没写；
  • 此外《Effective Java》第三版的第八条也讲了避免使用finalizer和cleaner；详情可以自行查阅；
            
            
                                

                    文章名称：JDK源码分析（8）之Reference完全解读                    

                    转载源于：http://csdahua.cn/article/ghpohp.html
                
                

                    

                    

                        
扫二维码与项目经理沟通

                        
我们在微信上24小时期待你的声音

                        
解答本文疑问/技术咨询/运营咨询/技术建议/互联网交流

                    

                

                

                    
其他资讯

                    
                

            
        
        

            

                
                    
行业动态

                    
企业网站建设的重要性！

                    
现在虽然是移动互联网时代，但企业网站依然重要，包含PC站点，移动站。可以说企业网站关系企业的未来发展和前途，尤其对中小企业更是如此，一些中小企业老板，对自己的名片很在乎，因为这是个门面。...

                
            

            

                
服务项目

                
            

            

                
 联系吧 在百度地图上找到我们 

                
电话：13518219792

                
如遇占线或暂未接听请拨：136xxx98888

                
 业务咨询 技术咨询 售后服务 

            

        

        
    
    

        

            

                

                    
网站制作

                    
成都网站制作
手机网站制作
手机网站制作
网站制作价格
                

                

                    
网站建设

                    
成都模版网站建设
成都h5网站建设
双流网站建设
网站建设改版
                

                

                    
网站设计

                    
定制网站设计
成都企业网站设计
企业网站设计
成都网站设计
                

                

                    
联系我们

                    
电话：13518219792

                    
邮箱：631063699@qq.com

                    
地址：成都青羊区锦天国际1002号

                    
网址：www.csdahua.cn

                

                

                    

                    

                        
 
                            
微信二维码

                        

                    

                

            

        

        

            
        

    

    

        

            
 Copyright © 2002-2023 www.csdahua.cn 快上网建站品牌 QQ：244261566 版权所有 备案号：蜀ICP备19037934号