JDK源码分析(7)之 Reference 框架概览

对于Reference类大家可能会比较陌生,平时用的也比较少,对他的印象可能仅停在面试的时候查看引用相关的知识点;但在仔细查看源码后发现Reference还是非常实用的,平时我们使用的类都是强引用的,它的回收完全依赖于 GC;但是对于有些类我们想要自己控制的时候就比较麻烦,比如我想在内存还足够的时候就保留,不够的时候就回收,这时使用Reference就能够十分灵活的控制类的存亡了。

一、类定义

reference

/** * Abstract base class for reference objects. This class defines the * operations common to all reference objects. Because reference objects are * implemented in close cooperation with the garbage collector, this class may * not be subclassed directly. * * @author Mark Reinhold * @since 1.2 */ public abstract class Reference<T> {}

从注释和类图中可以清楚的看到:

Reference类是直接配合GC操作的,所以不能直接子类化,但是可以继承Reference的子类;

Reference类定义了子类的主要逻辑,所以在SoftReference、WeakReference和PhantomReference中几乎完全复用了Reference的逻辑;

二、Reference 框架结构

reference

如图所示,Reference 的处理流程相当于事件处理

如果 new Reference 的时候如果没有传入 ReferenceQueue,相当于使用 JVM 的默认处理流程,达到一定条件的时候由GC回收;

如果 new Reference 的时候传入了 ReferenceQueue,相当于使用自定义的事件处理流程,此时的 ReferenceQueue 相当于事件监听器Reference 则相当于每个事件,GC 标记的时候添加 discovered链表 相当于事件发现过程,pending和enqueued则相当于注册事件的过程,最后需要用户自定义事件处理逻辑

在 Reference 的生命周期里面,一共有四个状态:

Active:每个引用的创建之初都是活动状态,直到下次 GC 的时候引用的强弱关系发生变化,同时不同的引用根据不同的策略改变状态;

Pending:正准备加入引用链表;

Enqueued:已经加入引用链表,相当于已经注册成功等待处理;

Inactive:所有的引用对象的终点,可回收状态;

三、可达性分析

上面我们提到当引用强弱关系发生变化的时候,他的状态会发生改变,那么这个强弱关系是如何判断的呢?
熟悉 JVM 的同学应该知道判断对象是否存活的算法大致有两种;

引用计数法,即每当有一个对象引用他的时候就加1,引用失效时减1,当任何时候计数都为0时,就代表对象可以被回收了;

可达性分析法,即从一组 GC Roots 对象出发,引用可达即代表存活,引用不可达就代表是可回收对象;如图所示:

可达性分析法1

上图仅表示了,强引用的回收,当加入了软引用,弱引用和虚应用之后:

可达性分析法2

单路径中,以最弱的引用为准

多路径中,以最强的引用为准

已上图为例:

对于 Obj 1:单路径可达,所以 GC Roots 到 Obj 1为弱引用;

对于Obj 5:多路径可达,所以 GC Roots 到 Obj 5为软引用;

四、成员变量和构造函数 private T referent; /* Treated specially by GC */ volatile ReferenceQueue<? super T> queue; volatile Reference next; transient private Reference<T> discovered; /* used by VM */ private static Reference<Object> pending = null; Reference(T referent) { this(referent, null); } Reference(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) { this.referent = referent; this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue; }

referent:引用指向的对象,即需要Reference包装的对象;

queue:虽然ReferenceQueue的名字里面有队列,但是它的内部却没有包含任何队列和链表的结构;他的内部封装了单向链表的添加,删除和遍历等操作,实际作用相当于事件监听器;

next:引用单向链表;

discovered:discovered单向链表,由 JVM 维护;在 GC 标记的时候,当引用强弱关系达到一定条件时,由 JVM 添加;需要注意的是这个字段是 transient 修饰的,但是 Reference 类声明的时候却没有实现 Serializable 接口,这是因为 Reference 子类的子类可能实现 Serializable 接口,另外一般情况下也不建议实现 Serializable 接口;

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