Reference引用源码解析

一、JAVA引用

JAVA中有四种引用,强引用、软引用、弱引用、虚引用,而这些引用在代码层次都继承了Reference这个类。

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JAVA引用类关系图

上面可以看到常见的虚引用(PhantomReference),弱引用(WeakReference),软引用(SoftReference),至于Finalizer和Cleaner在后续文章中详述。

二、Reference源码

1.源码位置

在JDK中会有src.zip,解压src.zip会在java\lang\ref中查看到Reference.java。

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JDK中源码包

2.Reference中原理

引用是一种管理JAVA内存的方式,如果对象存在强引用,GC的时候不会将对象回收,而如果对象有且仅有软引用(内存不足时),弱引用时,对象会被GC回收,而Reference则是管理软引用,弱引用的基础。

Reference就是为对象创建一个非强引用,当对象没有强引用存在时,JVM会对对象进行标识,并且在Reference中进行处理。

I.Reference中的ReferenceQueue

Reference中包裹的对象当没有强引用存在时,即使是代码中存在对它的(弱引用、软引用、虚引用)时,对象也会被回收,对象被回收时有时候需要被监听,此时通过ReferenceQueue来处理,将Reference加入到ReferenceQueue中,通过对ReferenceQueue的处理来通过那些监听对象,如WeakHashMap中,Key是弱引用的,当某个Key包裹的对象不存在强引用时,这个Key会被回收掉,当时当这个Key被回收掉时,Map并未得到通知,此时需要将Key被回收掉通知给Map以便Map删除这个Key,此时就需要将Key这个引用对象加入到Queue中,以便处理Queue从中获知Key已经被回收了,从而处理Map删除Key。

II.Reference对象的状态

1.Active 对象在创建时初始的状态

2.Pending 如果存在queue,此状态会出现,表示对象准备被加入到queue中

3.Enqueued 如果存在queue,此状态会出现,表示对象已经加入到了queue

4.Inactive 引用对象失效,此状态未终结状态

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状态转换图

II.Reference对象状态的标记

Reference中没有定义专门的变量来标记当前的状态,而是通过queue和next的值共同作用来标记当前的状态。

Active:如果创建Reference对象时,没有传入ReferenceQueue,queue = NULL。如果有传入,则queue指向传入的ReferenceQueue队列对象,next==null。

Pending:queue为初始化时传入ReferenceQueue对象;next==this;

Enqueue:queue==ReferenceQueue.ENQUEUED;next为queue中下一个reference对象,或者若为最后一个了next==this;

Inactive:queue==ReferenceQueue.NULL;next==this.

III.状态变更操作(即上述值得改变)

由于没有读JVM源码,所以下面很多由JVM引起的改变只是猜测,望懂得大神给予指点。

A.Active---->Inactive,此过程在JVM感知某个对象不存在强引用的情况下,将next指针指向自己,以达到没有让引用对象失效的状态。

B. Active---->Pending,此同上,将next指针指向自己。

C. Pending----->Enqueue,此过程由Reference中的tryHandlePending调用ReferenceQueue中的enqueue处理,进而将queue的取值赋值为ENQUEUED,将next赋值为自己(如果自己是queue中最后一个元素)或者是复制给queue队列的head。

D.Pending----> Inactive,这个就是使用者自己操作了,什么时候去处理queue中的对象,调用ReferenceQueue中的remove,queue赋值为NULL,next指向自己。

IV.discovered变量和pending变量。

这两个变量为JVM与Reference对象交互的关键,由JVM改变二者的值。

pending 是一个静态变量,也就是所有Reference对象共享的,表示准备加入到queue的队列,而作为一个队列需要有next指针将队列串联,而discovered在某种情况下就承担了这个角色。

下面是个人的一些猜想:

关于引用,维护了两个队列,一个是discovered队列,一个是pending队列,前者表示对象可以被回收, JVM经过一些处理后,将对象加入到pending队列,等待加入到queue。

此处discovered在不同的状态下有两种含义,当对象处于active状态时,discovered指向的是可以被回收的对象,当对象处于pending状态时,discovered指向的是pending队列的下一个元素。

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disvoered的双重含义

JVM中判定对象被回收,则先加入到Discovered队列中,经过一些数据操作,将对象加入到Pending队列中,举例:上述中D4经过处理,添加到pending队列中,则P4的discovered=D4,

D4.discovered=NULL,而后D3加入,D4.discovered=D3.以此类推。

而pending队列的出队操作,在tryHandlePending中操作。下面将对象出列,先将pending指向下一个对象即localReference.discovered;,而后将弹出的对象的discovered=null。

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pending的出队操作

三、疑问

I.被包裹的对象何时被GC销毁的?

II.Reference本身也是内存对象,何时被销毁?

III.Discovered列表何时被创建?

四、链接

GC中的Discovered队列:http://www.importnew.com/21628.html
很全面的讲解了Reference的代码:https://cloud.tencent.com/developer/article/1366147

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