別再找了，一文徹底解析Java 中的弱引用
概覽
本文會(huì)通過(guò)對(duì)弱引用的定義講起，然后通過(guò)案例的使用一步一步的深入源碼進(jìn)行分析其原理，從而讓讀者深刻的理解什么是弱引用，如何使用弱引用，什么場(chǎng)景下會(huì)使用弱引用，弱引用可以解決什么樣的問題，以及它的源碼實(shí)現(xiàn)是怎樣的，其中會(huì)涉及的內(nèi)存溢出，垃圾回收原理
作用：
jdk 官網(wǎng)解釋：
- 弱引用主要應(yīng)用在不阻止它的key或者value 被回收的mapping。直接貼英文吧，翻譯水平有限(weak references are for implementing canonicalizing mappings that do not prevent their keys (or values) from being reclaimed)
個(gè)人理解：
- 弱引用的出現(xiàn)就是為了垃圾回收服務(wù)的。它引用一個(gè)對(duì)象，但是并不阻止該對(duì)象被回收。如果使用一個(gè)強(qiáng)引用的話，只要該引用存在，那么被引用的對(duì)象是不能被回收的。弱引用則沒有這個(gè)問題。在垃圾回收器運(yùn)行的時(shí)候，如果一個(gè)對(duì)象的所有引用都是弱引用的話，該對(duì)象會(huì)被回收
案例深度解析
理想的情況下，我們希望當(dāng)我們不再使用一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，能夠在gc 發(fā)生的時(shí)候就把它回收掉。但是有些時(shí)候，由于我們的粗忽，在壞的情況下會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出。這種案例尤其發(fā)生在一個(gè)生命使用周期很長(zhǎng)的map 存放了很多實(shí)際使用生命周期短的對(duì)象。請(qǐng)看下面這個(gè)例子
運(yùn)行后輸出結(jié)果：
- gc 發(fā)生前：1
- 開始通知GC
- gc 發(fā)生后：1
從輸出的結(jié)果可以看到，即使我們通過(guò)把key和value 設(shè)置為null 來(lái)告訴jvm,我們不再使用這個(gè)對(duì)象了，map 里面對(duì)象依然沒有被GC 回收，因?yàn)閗ey和value 被一個(gè)強(qiáng)引用map 指向，根據(jù)可達(dá)性判斷，垃圾回收器是不能回收掉key和value 這個(gè)對(duì)象的。map 被定義為statis 的靜態(tài)變量，是一個(gè)使用生命周期很長(zhǎng)的對(duì)象。在strongTest()方法中存在了一個(gè)key和value 的局部變量，它隨著方法的執(zhí)行完，這個(gè)變量的生命使用周期就結(jié)束了,但是粗糙的程序員忘記remove 了,這個(gè)時(shí)候垃圾回收器是不能回收它的。如果這種生命周期相對(duì)短的對(duì)象很多，最終就有可能消耗掉JVM中全部的內(nèi)存。
但是這里我有一個(gè)好奇，假如這里的key和value 指向的對(duì)象在執(zhí)行完strongTest()方法 以后用不著了，但是我可能又不是很好的判斷去主動(dòng)調(diào)用remove 來(lái)移除它。想要垃圾回收器自己判斷回收掉可不可以呢?答案其實(shí)是可以的，這個(gè)時(shí)候就是弱引用上場(chǎng)了，請(qǐng)看下面程序
運(yùn)行上面代碼輸出結(jié)果
- gc 發(fā)生前：1
- 開始通知GC
- gc 發(fā)生后：0
從輸出結(jié)果0，我們可以判斷已經(jīng)成功被垃圾回收了。what?整個(gè)過(guò)程我們只是把HashMap 換成了WeakHashMap，并且key 由String 換成了WeakReference。其實(shí)就是由于字符串只有弱引用指向，所以可以被垃圾回收掉。是不是很簡(jiǎn)單，如果到這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，其實(shí)只有key 設(shè)置了為弱引用new WeakReference<>(key)，那正常也就只有這個(gè)key 對(duì)應(yīng)的內(nèi)存被回收而已，由于沒有調(diào)用remove ,里面的value 和entry 也是不會(huì)回收掉的，那為什么最后輸出的size 是0 呢? 很好的問題，我們深入去看WeakHashMap 的源碼，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神奇的方法expungeStaleEntries()。在看源碼之前先解析下引用隊(duì)列的概念： 在弱引用被回收的時(shí)候會(huì)把該對(duì)象放到引用隊(duì)列中，也就意味著從引用隊(duì)列中獲取的對(duì)象都是被回收的對(duì)象，先解釋到這里，足以滿足我們下面的源碼分析了，接下來(lái)會(huì)做詳細(xì)的解析
從上面的代碼片段，大概的意思就是從引用隊(duì)列里面取出被回收的對(duì)象，然后和WeakHashMap 中的對(duì)象查找，找到之后就把對(duì)應(yīng)的value 也設(shè)置為null,并且把對(duì)應(yīng)的entry 設(shè)置為null,來(lái)告訴GC 去回收它。從源碼可以看到expungeStaleEntries() 這個(gè)方法在執(zhí)行WeakHashMap中的任何方法的時(shí)候都會(huì)被調(diào)用到的
到這里也就完全明白為什么value 不設(shè)置為弱引用和沒有顯性的調(diào)用remove 方法也可以回收掉了
引用隊(duì)列
從上面的的源碼中，我們大概知道了引用隊(duì)列的使用，那為什么要使用引用隊(duì)列呢?假如沒有引用隊(duì)列，上面的例子我們就需要遍歷全部的元素一個(gè)一個(gè)的去找，如果數(shù)量少那還好，如果數(shù)量多的時(shí)候，肯定就會(huì)出現(xiàn)一些性能問題。有了引用隊(duì)列那就輕松可以解決上面的問題了。從WeakReference 源碼中我們可以看到有兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)，第二個(gè)是需要傳入引用隊(duì)列的
引用隊(duì)列hello word
使用中需要注意的細(xì)節(jié)： 由于弱引用的對(duì)象在GC 發(fā)生的時(shí)候都可能會(huì)被回收掉，所以在使用之前我們都需要判斷下是否為null 來(lái)避免空指針異常
總結(jié)
- 弱引用的出現(xiàn)是為了垃圾回收的
- 一個(gè)對(duì)象只有弱引用指向它的時(shí)候，它是可以被回收的
- 弱引用是在GC 發(fā)生的時(shí)候就進(jìn)行回收，不管當(dāng)時(shí)內(nèi)存是否充足
- 如果你在創(chuàng)建弱引用指定一個(gè)引用隊(duì)列的話，弱引用對(duì)象被回收的時(shí)候，會(huì)把該對(duì)象放入引用隊(duì)列中
- 為了安全使用，每次都要判斷下是否為空來(lái)判斷該對(duì)象是否已經(jīng)被回收，來(lái)避免空指針異常
