一文讲透java弱引用以及使用场景

2024-06-02 18:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录概念深入原理应用案例解析

概念

大部分情况下我们看到是强引用，比如下面这一行:

String str1 = new String("abc");

变量str1被用来存放一个string对象的强引用上。强引用在你正在使用时这个对象时，一般是不会被垃圾回收器回收的。当出现内存空间不足时，虚拟机不会释放强引用的对象占用的空间，而是选择抛出异常（OOM）。

什么时候会回收强引用的空间呢，就是没有引用的时候，比如你这样写：

str1 = null

GC在适当的时候就会回收str1指向的空间。

而弱引用（Weak Reference）的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的时，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

java中使用弱引用的语法是：

String str1 = new String("abc"); WeakReference weakReference = new WeakReference(str1); 深入原理

我们先来通过一个案例，看下gc对于弱引用的回收策略。

public class App { public static WeakReference weakReference1; public static void main(String[] args) { test1(); //test1外部，hello对象作用域结束，没有强引用指向"value"了。只有一个弱引用指向"value" System.out.println("未进行gc时，只有弱引用指向value内存区域：" + weakReference1.get()); //此时gc时会回收弱引用 System.gc(); //此时输出都为nuill System.out.println("进行gc时，只有弱引用指向value内存区域：" + weakReference1.get()); } public static void test1() { //hello对象强引用"value" String hello = new String("value"); //weakReference1对象弱引用指向"value" weakReference1 = new WeakReference(hello); //在test1内部调用gc，此时gc不会回收弱引用，因为hello对象强引用"value" System.gc(); System.out.println("进行gc时，强引用与弱引用同时指向value内存区域：" + weakReference1.get()); } }

运行的结果：

进行gc时，强引用与弱引用同时指向value内存区域：value 未进行gc时，只有弱引用指向value内存区域：value 进行gc时，只有弱引用指向value内存区域：null

这里有个前置知识说下，当要获得WeakReference的object时, 首先需要判断它是否已经被GC回收，若被收回，则下列返回值为空：

weakReference1.get();

根据这个结果，我们可以得出这样的结论：

当有强引用指向value内存区域时，即使进行gc，弱引用也不会被释放，对象空间不回被回收。

当无强引用指向value内存区域是，进行gc，弱引用会被释放，对象空间将会执行回收流程。

我们接着从源码层面看下弱引用。首先引入一个概念叫gc的可达性。因为本篇文章并不是专门讲gc的，所以我这里并不打算展开太多这部分，知识一句话概括下gc可达性的概念。

GC决定一个对象是否可被回收，其基本思路是从GC Root开始向下搜索，如果对象与GC Root之间存在引用链，则对象是可达的，GC会根据是否可到达与可到达性决定对象是否可以被回收。

public class WeakReference extends Reference { /** * Creates a new weak reference that refers to the given object. The new * reference is not registered with any queue. * * @param referent object the new weak reference will refer to */ public WeakReference(T referent) { super(referent); } /** * Creates a new weak reference that refers to the given object and is * registered with the given queue. * * @param referent object the new weak reference will refer to * @param q the queue with which the reference is to be registered, * or null if registration is not required */ public WeakReference(T referent, ReferenceQueue k, Object v) { super(k); value = v; } }

然后你会注意到，Entry的Key即ThreadLocal对象是采用弱引用引入的。为什么ThreadLocalMap使用弱引用存储ThreadLocal呢？

还是看上面那张图。

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，那么系统 GC 的时候，这个ThreadLocal会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程迟迟不结束的话（因为大部分时候我们用的都是线程池，核心线程都是长期驻留的），这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：

Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value

永远无法回收，造成内存泄漏。这样看，似乎是弱引用导致了内存泄漏？

事实上是，无论这里使用强引用还是弱引用，都有可能造成内存泄漏。如果key 使用强引用：引用的ThreadLocal的对象如果置为null，被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。

反过来，如果key使用了弱引用，当jvm发现内存不足时，会自动回收弱引用指向的实例内存，也就是回收对ThreadLocal对象。但是这个时候value还是存在的。不过没有关系，看源码你会发行在调用get或者set操作的时候，都有机会执行回收无效entry的操作。

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