深入了解JAVA 虛引用

更新時間：2020年08月17日 15:44:52 作者：弗蘭克的貓

這篇文章主要介紹了JAVA 虛引用的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)JAVA，感興趣的朋友可以了解下

定義

虛引用是使用PhantomReference創(chuàng)建的引用，虛引用也稱為幽靈引用或者幻影引用，是所有引用類型中最弱的一個。一個對象是否有虛引用的存在，完全不會對其生命周期構(gòu)成影響，也無法通過虛引用獲得一個對象實例。

說明

虛引用，正如其名，對一個對象而言，這個引用形同虛設(shè)，有和沒有一樣。

如果一個對象與GC Roots之間僅存在虛引用，則稱這個對象為虛可達(dá)（phantom reachable）對象。

當(dāng)試圖通過虛引用的get()方法取得強(qiáng)引用時，總是會返回null，并且，虛引用必須和引用隊列一起使用。既然這么虛，那么它出現(xiàn)的意義何在？？

別慌別慌，自然有它的用處。它的作用在于跟蹤垃圾回收過程，在對象被收集器回收時收到一個系統(tǒng)通知。當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個對象時，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會在垃圾回收后，將這個虛引用加入引用隊列，在其關(guān)聯(lián)的虛引用出隊前，不會徹底銷毀該對象。所以可以通過檢查引用隊列中是否有相應(yīng)的虛引用來判斷對象是否已經(jīng)被回收了。

如果一個對象沒有強(qiáng)引用和軟引用，對于垃圾回收器而言便是可以被清除的，在清除之前，會調(diào)用其finalize方法，如果一個對象已經(jīng)被調(diào)用過finalize方法但是還沒有被釋放，它就變成了一個虛可達(dá)對象。

與軟引用和弱引用不同，顯式使用虛引用可以阻止對象被清除，只有在程序中顯式或者隱式移除這個虛引用時，這個已經(jīng)執(zhí)行過finalize方法的對象才會被清除。想要顯式的移除虛引用的話，只需要將其從引用隊列中取出然后扔掉（置為null）即可。

同樣來看一個栗子：

public class PhantomReferenceTest {
 private static final List<Object> TEST_DATA = new LinkedList<>();
 private static final ReferenceQueue<TestClass> QUEUE = new ReferenceQueue<>();

 public static void main(String[] args) {
 TestClass obj = new TestClass("Test");
 PhantomReference<TestClass> phantomReference = new PhantomReference<>(obj, QUEUE);

 // 該線程不斷讀取這個虛引用，并不斷往列表里插入數(shù)據(jù)，以促使系統(tǒng)早點進(jìn)行GC
 new Thread(() -> {
  while (true) {
  TEST_DATA.add(new byte[1024 * 100]);
  try {
   Thread.sleep(1000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
   Thread.currentThread().interrupt();
  }
  System.out.println(phantomReference.get());
  }
 }).start();

 // 這個線程不斷讀取引用隊列，當(dāng)弱引用指向的對象唄回收時，該引用就會被加入到引用隊列中
 new Thread(() -> {
  while (true) {
  Reference<? extends TestClass> poll = QUEUE.poll();
  if (poll != null) {
   System.out.println("--- 虛引用對象被jvm回收了 ---- " + poll);
   System.out.println("--- 回收對象 ---- " + poll.get());
  }
  }
 }).start();

 obj = null;

 try {
  Thread.currentThread().join();
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  System.exit(1);
 }
 }

 static class TestClass {
 private String name;

 public TestClass(String name) {
  this.name = name;
 }

 @Override
 public String toString() {
  return "TestClass - " + name;
 }
 }
}

使用的虛擬機(jī)設(shè)置如下：

-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m

運行結(jié)果如下：

[GC (Allocation Failure) 1024K->432K(3584K), 0.0113386 secs]
[GC (Allocation Failure) 1455K->520K(3584K), 0.0133610 secs]
[GC (Allocation Failure) 1544K->648K(3584K), 0.0008654 secs]
null
null
null
[GC (Allocation Failure) 1655K->973K(3584K), 0.0008111 secs]
null
...省略幾個null的輸出
[GC (Allocation Failure) 1980K->1997K(3584K), 0.0009289 secs]
[Full GC (Ergonomics) 1997K->1870K(3584K), 0.0048483 secs]
--- 弱引用對象被jvm回收了 ---- java.lang.ref.PhantomReference@74cbe23d
--- 回收對象 ---- null
null
...省略幾個null和幾次Full GC的輸出
[Full GC (Ergonomics) 2971K->2971K(3584K), 0.0024850 secs]
[Full GC (Allocation Failure) 2971K->2971K(3584K), 0.0022460 secs]
Exception in thread "Thread-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at weakhashmap.PhantomReferenceTest.lambda$main$0(PhantomReferenceTest.java:20)
at weakhashmap.PhantomReferenceTest$$Lambda$1/2065951873.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

因為設(shè)置的虛擬機(jī)堆大小比較小，所以創(chuàng)建一個100k的對象時直接進(jìn)入了老年代，等到發(fā)生Full GC時才會被掃描然后回收。

適用場景

使用虛引用的目的就是為了得知對象被GC的時機(jī)，所以可以利用虛引用來進(jìn)行銷毀前的一些操作，比如說資源釋放等。這個虛引用對于對象而言完全是無感知的，有沒有完全一樣，但是對于虛引用的使用者而言，就像是待觀察的對象的把脈線，可以通過它來觀察對象是否已經(jīng)被回收，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理。

事實上，虛引用有一個很重要的用途就是用來做堆外內(nèi)存的釋放，DirectByteBuffer就是通過虛引用來實現(xiàn)堆外內(nèi)存的釋放的。

小結(jié)