Java Reference 源码分析

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Java Reference 源码分析

Reference对象封装了其它对象的引用，可以和普通的对象一样操作，在一定的限制条件下，支持和垃圾收集器的交互。即可以使用Reference对象来引用其它对象，但是最后还是会被垃圾收集器回收。程序有时候也需要在对象回收后被通知，以告知对象的可达性发生变更。
  Java提供了四种不同类型的引用，引用级别从高到低分别为FinalReference,SoftReference,WeakReference,PhantomReference。其中FinalReference不对外提供使用。每种类型对应着不同级别的可达性。

简介 强引用FinalReference

强引用指的是，程序中有直接可达的引用，而不需要通过任何引用对象，如Object obj = new Object();中，obj为强引用。

软引用SoftReference

软引用，非强引用，但是可以通过软引用对象来访问。软引用的对象，只有在内存不足的时候（抛出OOM异常前），垃圾收集器会决定回收该软引用所指向的对象。软引用通常用于实现内存敏感的缓存。

SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<Object>(new Object()); 弱引用WeakReference

弱引用，非强引用和软引用，但是可以通过弱引用对象来访问。弱引用的对象，不管内存是否足够，只要被垃圾收集器发现，该引用的对象就会被回收。实际的应用见WeakHashMap等。

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<Object>(new Object()); 虚引用PhantomReference

虚引用，该引用必须和引用队列(ReferenceQueue)一起使用，一般用于实现追踪垃圾收集器的回收动作，比如在对象被回收的时候，会调用该对象的finalize方法，在使用虚引用可以实现该动作，也更加安全。

Object obj = new Object(); ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<>(); PhantomReference<Object> phantom = new PhantomReference<Object>(obj, refQueue); ReferenceQueue

该队列作为引用中的一员，可以和上述三种引用类型组合使用，该队列的作用是：创建Reference时，将Queue注册到Reference中，当该Reference所引用的对象被垃圾收集器回收时，会将该Reference放到该队列中，相当于一种通知机制。
示例 Demo1：

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); WeakReference reference = new WeakReference(new Object(), queue); System.out.println(reference); System.gc(); Reference reference1 = queue.remove(); System.out.println(reference1);

源码分析 Reference和ReferenceQueue

Reference内部有几个比较重要的属性

// 用于保存对象的引用，GC会根据不同Reference来特别对待 private T referent; // 如果需要通知机制，则保存的对对应的队列 ReferenceQueue<? super T> queue; /* 这个用于实现一个单向循环链表，用以将保存需要由ReferenceHandler处理的引用 */ Reference next; static private class Lock { }; // 锁，用于同步pending队列的进队和出队 private static Lock lock = new Lock(); // 此属性保存一个PENDING的队列，配合上述next一起使用 private static Reference pending = null;

状态图

内部类ReferenceHandler

ReferenceHandler作为Reference的静态内部类，用于实现将pending队列里面的Reference实例依次添加到不同的ReferenceQueue中（取决于Reference里面的queue）。该pending的元素由GC负责加入。
注：这里对pending队列进行加锁，个人认为是因为GC线程可能和ReferenceHandler所在的线程并发执行，如GC采用CMS并发收集的时候。
如下代码所示

// 此线程在静态块中启动，即一旦使用了Reference，则会启动该线程 private static class ReferenceHandler extends Thread { publicvoidrun() { for (;;) { Reference r; synchronized (lock) { if (pending != null) { r = pending; Reference rn = r.next; // 从pending中取下一个元素，如果后继为空，则next指向自身 pending = (rn == r) ? null : rn; r.next = r; } else { try { // 没有则等待，后续加入元素会调用lock.notify唤醒 lock.wait(); } catch (InterruptedException x) { } continue; } } // ... ReferenceQueue q = r.queue; // 如果该Reference注册了对应的Queue，则加入到该Queue中 if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r); } } }

ReferenceQueue属性