Análise abrangente de GC e referências fantasmas em Java

Existem 4 tipos de referências em Java: StrongReference, SoftReference, WeakReference e PhantomReference (a lendária referência fantasma haha),

Esses quatro tipos de referências estão intimamente relacionados ao GC. Vejamos suas definições e cenários de uso um por um:

1. Referência Forte

StrongReference é a implementação de referência padrão do Java. Ele sobreviverá na JVM pelo maior tempo possível. Quando nenhum objeto apontar para ele, ele será reciclado após a execução do GC.

Código Java

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void referênciaforte() {

Referente do objeto = new Object();

/**

* Crie StrongReference por meio de atribuição

*/

Objeto StrongReference = referente;

assertSame(referente, referência forte);

referente = nulo;

System.gc();

/**

* StrongReference não será reciclado após GC

*/

assertNotNull(strongReference);

}

2. WeakReference e WeakHashMap

WeakReference, como o nome sugere, é uma referência fraca. Quando o objeto referenciado não possui mais uma referência forte na JVM, a referência fraca será automaticamente reciclada após o GC.

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void referência fraca() {

Referente do objeto = new Object();

WeakReference<Object> fracoRerference = new WeakReference<Object>(referente);

assertSame(referente, fracoRerference.get());

referente = nulo;

System.gc();

/**

* Uma vez que não há nenhuma referência forte apontando para o referente, a referência fraca será automaticamente reciclada após o GC

*/

assertNull(weakRerference.get());

}

WeakHashMap usa WeakReference como chave. Quando não houver uma referência forte à chave, WeakHashMap excluirá automaticamente a entrada relevante após o GC.

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void fracoHashMap() lança InterruptedException {

Map<Object, Object> fracoHashMap = new WeakHashMap<Object, Object>();

Chave do objeto = new Object();

Valor do objeto = new Object();

fracoHashMap.put(chave, valor);

assertTrue(weakHashMap.containsValue(valor));

chave = nulo;

System.gc();

/**

* Aguarde até que entradas inválidas entrem no ReferenceQueue para que possam ser limpas na próxima vez que getTable for chamado

*/

Thread.sleep(1000);

/**

* Quando não houver uma referência forte à chave, o WeakHashMap excluirá automaticamente a entrada relevante após o GC

*/

assertFalse(weakHashMap.containsValue(valor));

}

3.SoftReferência

SoftReference tem basicamente as mesmas características do WeakReference. A maior diferença é que o SoftReference reterá a referência pelo maior tempo possível até que a JVM fique sem memória antes de ser reciclada (garantia de máquina virtual). Esse recurso torna o SoftReference muito adequado para aplicativos de cache.

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void softReference() {

Referente do objeto = new Object();

SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(referente);

assertNotNull(softRerference.get());

referente = nulo;

System.gc();

/**

* referências suaves só serão recicladas antes do jvm OutOfMemory, por isso é muito adequado para aplicativos de cache

*/

assertNotNull(softRerference.get());

}

4. Referência Fantasma

Como protagonista deste artigo, Phantom Reference é muito diferente de WeakReference e SoftReference, pois seu método get() sempre retorna null, daí vem seu nome.

Código Java

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void fantasmaReferenceAlwaysNull() {

Referente do objeto = new Object();

PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(referente, new ReferenceQueue<Object>());

/**

* O método get da referência fantasma sempre retorna nulo

*/

assertNull(phantomReference.get());

}

Você pode perguntar: qual é a utilidade de uma referência que sempre retorna nulo? Preste atenção ao segundo parâmetro ReferenceQueue ao construir PhantomReference (na verdade, WeakReference e SoftReference também podem ter esse parâmetro).

O único uso de PhantomReference é rastrear quando o referente é enfileirado no ReferenceQueue.

5. Fila de Relevância

Quando um WeakReference começa a retornar nulo, o objeto para o qual ele aponta está pronto para ser reciclado. Nesse momento, algum trabalho de limpeza apropriado pode ser feito. Passe um ReferenceQueue para o construtor de um Reference. irá automaticamente O objeto é inserido no ReferenceQueue WeakHashMap usa o ReferenceQueue para limpar entradas cujas chaves não possuem mais referências fortes.

Código Java

Copie o código do código da seguinte forma:

@Teste

public void referenceQueue() lança InterruptedException {

Referente do objeto = new Object();

ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();

WeakReference<Object> fracoReference = new WeakReference<Object>(referente, referenceQueue);

assertFalse(weakReference.isEnqueued());

Referência<? estende Objeto> pesquisado = referenceQueue.poll();

assertNull(pesquisado);

referente = nulo;

System.gc();

assertTrue(weakReference.isEnqueued());

Referência<? estende Objeto> removido = referenceQueue.remove();

assertNotNull(removido);

}

6. PhantomReference vs WeakReference

PhantomReference tem dois benefícios: primeiro, permite-nos saber exatamente quando o objeto é excluído da memória. Este recurso pode ser usado para algumas necessidades especiais (como Distributed GC, XWork e google-guice também usam PhantomReference para fazer alguns trabalhos de limpeza).

Em segundo lugar, pode evitar alguns problemas fundamentais causados ​​pela finalização. Como mencionado acima, a única função do PhantomReference é rastrear quando o referente é enfileirado no ReferenceQueue, mas o WeakReference também possui funções correspondentes.

Trata-se do método finalize do objeto. Este método será chamado antes de gc ser executado. Se um objeto sobrecarregar o método finalize e criar deliberadamente uma referência forte para si mesmo dentro do método, isso fará com que esta rodada de GC não seja possível. reciclado. Este objeto pode causar qualquer GC. O resultado final é que há muito lixo na JVM, mas OutOfMemory Este problema pode ser evitado usando PhantomReference, porque PhantomReference está em finalização. Ele é reciclado após a execução do método, o que significa que é impossível obter a referência original neste momento, portanto o problema acima não ocorrerá. Claro, este é um exemplo muito extremo e geralmente não ocorre.

7. Comparação

8. Resumo

As aplicações gerais não envolverão programação de referência, mas compreender esse conhecimento será útil para compreender o princípio de funcionamento do GC e o ajuste de desempenho. Também pode ser usado na implementação de alguns recursos básicos, como cache.