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:
1 package weakreference;
2
3 public class Car {
4 private double price;
5 private String colour;
6
7 public Car(double price, String colour){
8 this.price = price;
9 this.colour = colour;
10 }
11
12 public double getPrice() {
13 return price;
14 }
15 public void setPrice(double price) {
16 this.price = price;
17 }
18 public String getColour() {
19 return colour;
20 }
21 public void setColour(String colour) {
22 this.colour = colour;
23 }
24
25 public String toString(){
26 return colour +"car costs $"+price;
27 }
28
29 }
30 package weakreference;
31
32 import java.lang.ref.WeakReference;
33
34 /**
35 * @author wison
36 */
37 public class TestWeakReference {
38
39
40 public static void main(String[] args) {
41
42 Car car = new Car(22000,"silver");
43 WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);
44 int i=0;
45 while(true){
46 if(weakCar.get()!=null){
47 i++;
48 System.out.println("Object is alive for "+i+" loops - "+weakCar);
49 }else{
50 System.out.println("Object has been collected.");
51 break;
52 }
53 }
54 }
55
56 }
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:
1 package weakreference;
2
3 import java.lang.ref.WeakReference;
4
5 public class TestWeakReference {
6
7 public static void main(String[] args) {
8
9 Car car = new Car(22000,"silver");
10 WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);
11
12 int i=0;
13
14 while(true){
15 System.out.println("here is the strong reference 'car' "+car);
16 if(weakCar.get()!=null){
17 i++;
18 System.out.println("Object is alive for "+i+" loops - "+weakCar);
19 }else{
20 System.out.println("Object has been collected.");
21 break;
22 }
23 }
24 }
25
26 }
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。