【基础篇】十三、强软弱虚引用、终结器引用

关于对象能否被回收：

• 计数器
• 可达性分析

还可以根据引用的类型，不同的引用类型，对应对象的不同GC回收规则。

0、相关

【强软弱虚】

1、强引用

• 默认强引用，即把一个对象赋值给一个变量（也叫引用）

Object o = new Object();

• GC时，有强引用的对象不会被回收，即使OOM了

Demo：

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {

        Demo demo = new Demo();
        System.out.println("GC前: " + demo);
        System.gc();
        System.out.println("GC后: " + demo);
        //断掉强引用
        demo = null;
        System.gc();
        System.out.println("断掉强引用并GC: " + demo);
    }
}

2、软引用

• 内存足够时，不会被GC回收
• 内存不足时，才被GC回收
• 包装为软引用：new SoftReference<对象类型>(对象)
  

public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] byte1 = new byte[1024 * 1024 * 100];
        SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(byte1);
        byte1 = null;
        System.gc();
        System.out.println("内存充足时：" + softReference.get());
        try {
            byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 100];
        } catch (Error e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("内存不足时：" + softReference.get());
        }

    }

}

public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 100]);
        System.gc();
        System.out.println("内存充足时：" + softReference.get());
        try {
            byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 100];
        } catch (Error e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("内存不足时：" + softReference.get());
        }

    }

}

注意上面两份代码的区别，前者必须加个byte1 = null，这是个强引用，不断掉，即使内存不够，byte1对象也不会被回收，soft Reference.get结果也就一直不为null。这个地方卡了半小时，想着怎么还不回收，看半天发现这儿有个强引用。设置-Xmx200m，运行：

以上代码，盒子里的东西已经没了（被包装的对象被回收，get得到结果为null了），盒子也就没必要再留了。 但盒子里的东西何时被回收不确定，不能直接写一句先把盒子干掉：

softReference = null;

软引用中的对象如果在内存不足时回收，SoftReference对象本身也需要被回收：

• 创建软引用时，构造方法里再传入一个引用队列
• 对象A被回收，外层的SoftReference对象会加入队列
• 遍历干掉外层的SoftReference

Demo：

public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();
        ArrayList<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            byte[] byte1 = new byte[1024 * 1024 * 100];
            //包装对象时再传个队列
            SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(byte1, queue);
            list.add(softReference);
        }

        int count = 0;
        //能从队里拿出来的，都是对象被回收的
        while (queue.poll() != null) {
            ++count;
        }
        System.out.println(count);
    }

}

设置JVM堆内存total和max为200M（实际可用约190M左右），循环十次，自然有九个byte[ ] 对象回收，queue长度应该是9：

poll弹出的就是被回收掉内存对象的SoftReference对象。

3、弱引用

• 不管JVM内存是否够用，GC运行，弱引用对象均被回收。
• 和软引用一样，也可搭配一个引用队列
• 用于ThreadLocal应对内存泄漏

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {

        WeakReference<Demo> reference = new WeakReference<>(new Demo());
        System.out.println("GC前: " + reference.get());
        System.gc();
        System.out.println("GC后: " + reference.get());
        
    }
}

4、虚引用

• 幽灵引用/幻影引用
• 虚，形同虚设的意思
• 和其他几种引用不一样，它不影响对象的回收规则
• 仅有虚引用指向的对象，随时可能会被回收
• 唯一的用途是当对象被垃圾回收器回收时可以接收到对应的通知
• 虚引用get方法返回结果总为null

虚引用的一个应用场景是直接内存的释放问题：

public class Demo {

    public static final int size = 1024 * 1024 * 10;

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * allocateDirect方法创建DirectByteBuffer对象
         * DirectByteBuffer对象构造方法里向操作系统申请了直接内存
         */
        ByteBuffer directBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(size);
        //干掉强引用
        directBuffer = null;
        System.gc();
        System.out.println();

    }
}

DirectByteBuffer对象被回收的时候，需要收到一个消息，去把直接内存的空间也释放了（不能只GC把堆里的DirectByteBuffer对象空间释放了，GC主要是处理堆，不是处理直接内存的）

往下跟：

Cleaner类继承了虚引用类，这里传入要监控的ByteBuffer对象，告诉虚引用我要监控这个对象的回收，接下来会有一个线程去监控这个对象的回收，

当ByteBuffer对象被回收，就调用Deallocator类（实现了Runnable接口）的run方法，run方法里干的活儿就是释放了直接内存：

贴个清晰点的Demo：

public class ReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject = new MyObject();
        ReferenceQueue<MyObject> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference<MyObject> phantomReference = new PhantomReference<>(myObject, referenceQueue);
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        new Thread(() -> {
            while (true){
                list.add(new byte[1024 * 1024]); //1M
                //歇500ms，写1M进List
                try {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //验证下每次get都是null
                System.out.println(phantomReference.get() + " list add OK.");
            }
        },"t1").start();

        new Thread(() -> {
            while (true){
                Reference<? extends MyObject> reference = referenceQueue.poll();
                if(reference != null){
                    System.out.println("有虚引用对象被回收，加入了队列");
                    //break;
                }
            }
        },"t2").start();
    }


}

5、终结引用

• 对象需要被回收时，终结器引用会关联这个对象，并放入Finalizer类的引用队列
• (无需手动编码，其内部配合引用队列使用)
• 稍后会由FinalizerThread线程从队列中获取这个对象，并执行它的finalize方法
• 在这个对象该第二次被回收时，才真正干掉这个对象

总结就是第一次包装一下扔到引用队列+执行finalize方法，第二次GC它时，抬走。根据这个特点，如果在第三步里的finalize方法里给变为null的对象，重新赋一个强引用，岂不是可以让这个对象复活。 Demo：

public class FinalizeReferenceDemo {

    public static FinalizeReferenceDemo reference = null;


    /**
     * 存活性验证
     */
    public void alive() {
        System.out.println("当前对象还存活...");
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        try {
            System.out.println("finalize方法执行===");
            //设置强引用自救
            reference = this;
        } finally {
            super.finalize();
        }

    }

    @SneakyThrows
    public static void test() {
        reference = null;
        System.gc();
        //执行finalize方法的优先级低，这里等一会儿再往下走
        Thread.sleep(500);
        if (reference != null) {  //若上面finalize方法执行，则这里不会为null了
            reference.alive();
        } else System.out.println("对象已被回收！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        reference = new FinalizeReferenceDemo();
        test();
        test();
    }
}

运行结果：

test方法第一次调用，对象引用被置为null，并手动GC，该被回收了，此时进入引用队列并在稍后执行finalize方法。重写的finalize方法里给引用重新赋值，不为null了，test方法调alive方法发现对象又活了。

接着再第二次调test方法，按理说和第一次调test方法是一个流程，但finalize方法源码有说明：

即finalize方法最多被同一个JVM调用调用一次，对于一个被放弃的对象。所以第二次调test把引用又置为null并GC后，不会再调finalize方法，因此休眠500ms后，引用依然为null，对象被回收。