1 狀態(tài)機(jī)

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

@startuml
[*] -> active: 新建
active -down-> inactive: 可達(dá)性改變且無注冊隊列
active -right-> pending: 可達(dá)性改變且有注冊隊列
pending -down-> enqueued: 成功加入隊列
enqueued -left-> inactive: 從隊列移除
inactive -left-> [*]
@enduml

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

說明：

1. active岔绸。此狀態(tài)需要收集器進(jìn)行特殊處理。當(dāng)收集器檢測到referent的可達(dá)性發(fā)生改變橡伞，它會將實例的狀態(tài)改為為pending或inactive盒揉，這取決于實例在創(chuàng)建時是否已注冊到某個隊列。有注冊隊列情況兑徘，實例會添加到pending-Reference列表中刚盈，等待入隊。新建引用實例是活動狀態(tài)挂脑。
2. pending藕漱。表示pending-Reference列表的元素，等待被Reference-handler處理并入隊崭闲。未注冊引用實例不會有此狀態(tài)肋联。。
3. enqueued刁俭。表示在注冊隊列中的元素橄仍。當(dāng)實例從ReferenceQueue中移除時，它將變?yōu)?code>inactive牍戚。未注冊引用實例不會有此狀態(tài)侮繁。盡管Reference提供了入隊方法，但是收集器執(zhí)行的入隊操作是直接執(zhí)行的翘魄，而不是調(diào)用Reference的入隊方法鼎天。
4. inactive。終止態(tài)暑竟，不會在改變斋射。

狀態(tài)編碼
引用的狀態(tài)是通過不同字段值共同體現(xiàn)的育勺。

如何判斷引用狀態(tài)是否是active?
基于以上編碼關(guān)系，垃圾收集器只需要對next字段進(jìn)行判斷罗岖，決定是不是需要進(jìn)行特殊處理涧至。規(guī)則如下：如果next字段為NULL，那么實例是active的桑包；否則南蓬，收集器將會按照普通情況處理。

discovered字段的用途哑了？
當(dāng)引用狀態(tài)為active時赘方，為了保證并發(fā)收集器能夠發(fā)現(xiàn)下一個active引用，同時不影響應(yīng)用線程對這些active引用執(zhí)行enqueue操作弱左，收集器使用了discovered字段記錄了下一個active引用窄陡。
當(dāng)引用狀態(tài)為pending時，discovered字段還記錄了pending列表中的下一個引用拆火。

引用隊列的用途跳夭？
如果程序需要感知對象可達(dá)性的變化時，那么要在創(chuàng)建引用對象時傳入注冊隊列们镜。當(dāng)垃圾收集器發(fā)現(xiàn)referent可達(dá)性發(fā)生變化時币叹，會將referent的引用加入到注冊隊列中。此時模狭，引用處于enqueued狀態(tài)颈抚。程序可以通過阻塞輪詢的方式，從隊列中移除引用胞皱。[2]

已注冊引用和引用注冊隊列的關(guān)系是單向的邪意。也就是說，引用注冊隊列不會跟蹤已注冊引用的狀態(tài)反砌。如果已注冊引用的狀態(tài)變?yōu)椴豢蛇_(dá)雾鬼，那么它永遠(yuǎn)不會進(jìn)入引用注冊隊列。所以宴树，程序需要保證referent對象的可達(dá)性策菜。

如果保證referent的可達(dá)性呢？
一種方式酒贬，使用單獨的線程輪詢又憨，并從隊列中刪除引用對象，然后對其進(jìn)行處理锭吨。
另一種方式蠢莺，在執(zhí)行操作引用時進(jìn)行檢查(lazy)。
例如零如，使用弱引用實現(xiàn)弱鍵的哈希表躏将，可以在每次訪問時輪詢其引用隊列锄弱。這就是WeakHashMap類的工作原理。由于ReferenceQueue.poll方法只檢查內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)祸憋，因此会宪，將為哈希表訪問方法增加很少的開銷。

引用是何時入隊的?
收集器在將軟引用和弱引用加入注冊隊列（如果有的話）之前蚯窥，自動清除軟引用和弱引用掸鹅。因此，軟引用和弱引用不需要注冊到隊列中才能發(fā)揮作用拦赠，而虛引用則需要注冊隊列巍沙。虛引用對象會保持可達(dá)，除非虛引用被清除或者虛引用對象本身不可達(dá)矛紫。

public static void main(String[] args) {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference phantomReference = // 如果不聲明本地變量赎瞎，在gc后將會入隊
            new PhantomReference<>(new Object(), referenceQueue);
    System.gc();
    System.out.println("Object in queue: " + referenceQueue.poll());
}

2 tryHandlePending

處理pending列表中的引用對象。
參考如下代碼颊咬，可見處理過程中，體現(xiàn)了這樣一點牡辽。discovered字段記錄這pending列表中的下一個元素喳篇。

Reference<Object> r;
Cleaner c;
synchronized (lock) {
    if (pending != null) {
        r = pending;
        // 'instanceof' might throw OutOfMemoryError sometimes
        // so do this before un-linking 'r' from the 'pending' chain...
        c = r instanceof Cleaner ? (Cleaner) r : null;
        // unlink 'r' from 'pending' chain
        pending = r.discovered;
        r.discovered = null;
    } else {
        // The waiting on the lock may cause an OutOfMemoryError
        // because it may try to allocate exception objects.
        if (waitForNotify) {
            lock.wait();
        }
        // retry if waited
        return waitForNotify;
    }
}
// Cleaner繼承了PhantomReference，用于一些清理工作
if (c != null) {
    c.clean();
    return true;
}

ReferenceQueue<? super Object> q = r.queue;
// 有注冊隊列态辛，未入隊
if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r);

3 引用類型

當(dāng)對象不屬于上述四種可達(dá)方式時鸭巴，成為不可達(dá)對象眷细。不可達(dá)對象，需要進(jìn)行回收鹃祖。

軟引用代碼示例：

public static void main(String[] args) {
    Reference reference = new SoftReference(new Object());
    System.gc(); // 輸出結(jié)果非null
    System.out.println("Object is: " + reference.get());
}

弱引用代碼示例：

public static void main(String[] args) {
    Reference reference = new WeakReference(new Object());
    System.gc(); // 注釋掉時溪椎，輸出結(jié)果非null
    System.out.println("Object is: " + reference.get());
}

幻象引用代碼示例：

public static void main(String[] args) {
    Reference reference = new PhantomReference(new Object(), null);
    System.gc(); // 無論是否注釋掉，結(jié)果始終為null恬口。因為重寫了get方法
    System.out.println("Object is: " + reference.get());
}

問題

參考資料

1. Reference
2. package-summary.html#reachability