十分鐘理解Java中的弱引用

本篇文章嘗試從What碴卧、Why、How這三個(gè)角度來(lái)探索Java中的弱引用抖格,幫助大家理解Java中弱引用的定義诺苹、基本使用場(chǎng)景和使用方法。由于個(gè)人水平有限雹拄,敘述中難免存在不準(zhǔn)確或是不清晰的地方收奔,希望大家可以指出,謝謝大家:)

1. What——什么是弱引用滓玖?

Java中的弱引用具體指的是java.lang.ref.WeakReference<T>類坪哄,我們首先來(lái)看一下官方文檔對(duì)它做的說(shuō)明:

弱引用對(duì)象的存在不會(huì)阻止它所指向的對(duì)象被垃圾回收器回收。弱引用最常見的用途是實(shí)現(xiàn)規(guī)范映射(canonicalizing mappings势篡,比如哈希表)翩肌。
假設(shè)垃圾收集器在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)決定一個(gè)對(duì)象是弱可達(dá)的(weakly reachable)(也就是說(shuō)當(dāng)前指向它的全都是弱引用),這時(shí)垃圾收集器會(huì)清除所有指向該對(duì)象的弱引用禁悠,然后把這個(gè)弱可達(dá)對(duì)象標(biāo)記為可終結(jié)(finalizable)的念祭,這樣它隨后就會(huì)被回收。與此同時(shí)或稍后碍侦,垃圾收集器會(huì)把那些剛清除的弱引用放入創(chuàng)建弱引用對(duì)象時(shí)所指定的引用隊(duì)列(Reference Queue)中粱坤。

實(shí)際上,Java中存在四種引用祝钢,它們由強(qiáng)到弱依次是:強(qiáng)引用比规、軟引用、弱引用拦英、虛引用蜒什。下面我們簡(jiǎn)單介紹下除弱引用外的其他三種引用:

  • 強(qiáng)引用(Strong Reference):通常我們通過(guò)new來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象時(shí)返回的引用就是一個(gè)強(qiáng)引用,若一個(gè)對(duì)象通過(guò)一系列強(qiáng)引用可到達(dá)疤估,它就是強(qiáng)可達(dá)的(strongly reachable)灾常,那么它就不被回收
  • 軟引用(Soft Reference):軟引用和弱引用的區(qū)別在于,若一個(gè)對(duì)象是弱引用可達(dá)铃拇,無(wú)論當(dāng)前內(nèi)存是否充足它都會(huì)被回收钞瀑,而軟引用可達(dá)的對(duì)象在內(nèi)存不充足時(shí)才會(huì)被回收,因此軟引用要比弱引用“強(qiáng)”一些
  • 虛引用(Phantom Reference):虛引用是Java中最弱的引用慷荔,那么它弱到什么程度呢雕什?它是如此脆弱以至于我們通過(guò)虛引用甚至無(wú)法獲取到被引用的對(duì)象,虛引用存在的唯一作用就是當(dāng)它指向的對(duì)象被回收后,虛引用本身會(huì)被加入到引用隊(duì)列中贷岸,用作記錄它指向的對(duì)象已被回收壹士。

Why——為什么使用弱引用?

考慮下面的場(chǎng)景:現(xiàn)在有一個(gè)Product類代表一種產(chǎn)品偿警,這個(gè)類被設(shè)計(jì)為不可擴(kuò)展的躏救,而此時(shí)我們想要為每個(gè)產(chǎn)品增加一個(gè)編號(hào)。一種解決方案是使用HashMap<Product, Integer>螟蒸。于是問(wèn)題來(lái)了盒使,如果我們已經(jīng)不再需要一個(gè)Product對(duì)象存在于內(nèi)存中(比如已經(jīng)賣出了這件產(chǎn)品),假設(shè)指向它的引用為productA七嫌,我們這時(shí)會(huì)給productA賦值為null少办,然而這時(shí)productA過(guò)去指向的Product對(duì)象并不會(huì)被回收,因?yàn)樗@然還被HashMap引用著抄瑟。所以這種情況下凡泣,我們想要真正的回收一個(gè)Product對(duì)象,僅僅把它的強(qiáng)引用賦值為null是不夠的皮假,還要把相應(yīng)的條目從HashMap中移除。顯然“從HashMap中移除不再需要的條目”這個(gè)工作我們不想自己完成骂维,我們希望告訴垃圾收集器:在只有HashMap中的key在引用著Product對(duì)象的情況下惹资,就可以回收相應(yīng)Product對(duì)象了。顯然航闺,根據(jù)前面弱引用的定義褪测,使用弱引用能幫助我們達(dá)成這個(gè)目的。我們只需要用一個(gè)指向Product對(duì)象的弱引用對(duì)象來(lái)作為HashMap中的key就可以了潦刃。

How——如何使用弱引用侮措?

拿上面介紹的場(chǎng)景舉例,我們使用一個(gè)指向Product對(duì)象的弱引用對(duì)象來(lái)作為HashMap的key乖杠,只需這樣定義這個(gè)弱引用對(duì)象:

Product productA = new Product(...);
WeakReference<Product> weakProductA = new WeakReference<>(productA);

現(xiàn)在分扎,若引用對(duì)象weakProductA就指向了Product對(duì)象productA。那么我們?cè)趺赐ㄟ^(guò)weakProduct獲取它所指向的Product對(duì)象productA呢胧洒?很簡(jiǎn)單畏吓,只需要下面這句代碼:

Product product = weakProductA.get();

實(shí)際上,對(duì)于這種情況卫漫,Java類庫(kù)為我們提供了WeakHashMap類菲饼,使用和這個(gè)類,它的鍵自然就是弱引用對(duì)象列赎,無(wú)需我們?cè)偈謩?dòng)包裝原始對(duì)象宏悦。這樣一來(lái),當(dāng)productA變?yōu)閚ull時(shí)(表明它所引用的Product已經(jīng)無(wú)需存在于內(nèi)存中),這時(shí)指向這個(gè)Product對(duì)象的就是由弱引用對(duì)象weakProductA了饼煞,那么顯然這時(shí)候相應(yīng)的Product對(duì)象時(shí)弱可達(dá)的源葫,所以指向它的弱引用會(huì)被清除,這個(gè)Product對(duì)象隨即會(huì)被回收派哲,指向它的弱引用對(duì)象會(huì)進(jìn)入引用隊(duì)列中臼氨。

引用隊(duì)列

下面我們來(lái)簡(jiǎn)單地介紹下引用隊(duì)列的概念。實(shí)際上芭届,WeakReference類有兩個(gè)構(gòu)造函數(shù):

//創(chuàng)建一個(gè)指向給定對(duì)象的弱引用
WeakReference(T referent) 
//創(chuàng)建一個(gè)指向給定對(duì)象并且登記到給定引用隊(duì)列的弱引用
WeakReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) 

我們可以看到第二個(gè)構(gòu)造方法中提供了一個(gè)ReferenceQueue類型的參數(shù)储矩,通過(guò)提供這個(gè)參數(shù),我們便把創(chuàng)建的弱引用對(duì)象注冊(cè)到了一個(gè)引用隊(duì)列上褂乍,這樣當(dāng)它被垃圾回收器清除時(shí)持隧,就會(huì)把它送入這個(gè)引用隊(duì)列中,我們便可以對(duì)這些被清除的弱引用對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一管理逃片。

參考資料

  1. WeakReference (Java Platform SE 7 ) - Oracle Help Center
  2. 理解Java中的弱引用
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