WeakReference

 　　国外一个技术面试官在面试senior java developer的时候, 问到一个weak reference相关的问题. 他没有期望有人能够完整解释清楚weak reference是什么, 怎么用, 只是期望有人能够提到这个concept和java的GC相关. 很可惜的是, 20多个拥有5年以上java开发经验的面试者中, 只有两人知道weak reference的存在, 而其中只有一人实际用到过他. 无疑, 在interviewer眼中, 对于weak reference的理解和应用在面试中给了这一个interviewee相当多的加分。

　　在Java里, 当一个对象o被创建时, 它被放在Heap里. 当GC运行的时候, 如果发现没有任何引用指向o, o就会被回收以腾出内存空间. 或者换句话说, 一个对象被回收, 必须满足两个条件: 1)没有任何引用指向它 2)GC被运行.

　　在现实情况写代码的时候, 我们往往通过把所有指向某个对象的referece置空来保证这个对象在下次GC运行的时候被回收 (可以用java -verbose:gc来观察gc的行为)

Object c = new Car();
c=null;

　　但是, 手动置空对象对于程序员来说, 是一件繁琐且违背自动回收的理念的.  对于简单的情况, 手动置空是不需要程序员来做的, 因为在java中, 对于简单对象, 当调用它的方法执行完毕后, 指向它的引用会被从stack中popup, 所以他就能在下一次GC执行时被回收了.

　　但是, 也有特殊例外. 当使用cache的时候, 由于cache的对象正是程序运行需要的, 那么只要程序正在运行, cache中的引用就不会被GC给(或者说, cache中的reference拥有了和主程序一样的life cycle). 那么随着cache中的reference越来越多, GC无法回收的object也越来越多, 无法被自动回收. 当这些object需要被回收时, 回收这些object的任务只有交给程序编写者了. 然而这却违背了GC的本质(自动回收可以回收的objects).

　　所以, java中引入了weak reference. 相对于前面举例中的strong reference:

Object c = new Car(); //只要c还指向car object, car object就不会被回收

 　　当一个对象仅仅被weak reference指向, 而没有任何其他strong reference指向的时候, 如果GC运行, 那么这个对象就会被回收. weak reference的语法是:

WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference(Car)(car);

 　　当要获得weak reference引用的object时, 首先需要判断它是否已经被回收:

weakCar.get();

 　　如果此方法为空, 那么说明weakCar指向的对象已经被回收了.

下面来看一个例子:

package weakreference;

public class Car {
    private double price;
    private String colour;
    
    public Car(double price, String colour){
        this.price = price;
        this.colour = colour;
    }
    
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
    public String getColour() {
        return colour;
    }
    public void setColour(String colour) {
        this.colour = colour;
    }
    
    public String toString(){
        return colour +"car costs $"+price;
    }
    
}
package weakreference;

import java.lang.ref.WeakReference;

/**
 * @author wison
 */
public class TestWeakReference {

    
    public static void main(String[] args) {
        
        Car car = new Car(22000,"silver");
        WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);
        int i=0;
        while(true){
            if(weakCar.get()!=null){
                i++;
                System.out.println("Object is alive for "+i+" loops - "+weakCar);
            }else{
                System.out.println("Object has been collected.");
                break;
            }
        }
    }

}

在上例中, 程序运行一段时间后, 程序打印出"Object has been collected." 说明, weak reference指向的对象的被回收了.

　　值得注意的一点 , 即使有 car 引用指向对象, 且 car 是一个strong reference, weak reference weakCar指向的对象仍然被回收了. 这是因为java的编译器在发现进入while循环之后, car 已经没有被使用了, 所以进行了优化(将其置空?). 当把TestWeakReference.java修改为:

package weakreference;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class TestWeakReference {

    public static void main(String[] args) {
        
        Car car = new Car(22000,"silver");
        WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);
        
        int i=0;
        
        while(true){
            System.out.println("here is the strong reference 'car' "+car);
            if(weakCar.get()!=null){
                i++;
                System.out.println("Object is alive for "+i+" loops - "+weakCar);
            }else{
                System.out.println("Object has been collected.");
                break;
            }
        }
    }

}

　　 weak reference指向的object就不会被回收了. 因为还有一个strong reference car 指向它.

　　WeakReference的一个特点是它何时被回收是不可确定的, 因为这是由GC运行的不确定性所确定的. 所以, 一般用weak reference引用的对象是有价值被cache, 而且很容易被重新被构建, 且很消耗内存的对象.

ReferenceQueue

　　在weak reference指向的对象被回收后, weak reference本身其实也就没有用了. java提供了一个ReferenceQueue来保存这些所指向的对象已经被回收的reference. 用法是在定义WeakReference的时候将一个ReferenceQueue的对象作为参数传入构造函数.

其他类型的references

-SoftReference

　　soft reference和weak reference一样, 但被GC回收的时候需要多一个条件: 当系统内存不足时(GC是如何判定系统内存不足? 是否有参数可以配置这个threshold?), soft reference指向的object才会被回收. 正因为有这个特性, soft reference比weak reference更加适合做cache objects的reference. 因为它可以尽可能的retain cached objects, 减少重建他们所需的时间和消耗.

　　而SoftReference就是和WeakReference有一点点的不同，SoftReference比较大方，在内存快用尽的时候才会回收这个对象。而Weak会很快就回收，强引用是就算内存不足了，也不会回收，这就是他的危险之处。