Java 中的 "弱" 引用有啥用?

作者：telami
来源：www.telami.cn/2017/weak-reference/

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Java里一个对象obj被创建时，被放在堆里。当GC运行的时候，发现没有任何引用指向obj，那么就会回收obj对象的堆内存空间。

换句话说，一个对象被回收, 必须满足两个条件:

（1）没有任何引用指向它

（2）GC被运行。

在实际开发中，我们可以通过把所有指向某个对象的referece置空来保证这个对象在下次GC运行的时候被回收，类似下面：

Object c = new Car();    
c=null;

但是，这样做是一件很繁琐并且违背GC自动回收原则的事。对于简单的情况, 手动置空是不需要程序员来做的, 因为在java中, 对于简单对象, 当调用它的方法执行完毕后, 指向它的引用会被从栈中弹出, 所以它就能在下一次GC执行时被回收了。

但是, 也有特殊例外. 当使用cache的时候, 由于cache的对象正是程序运行需要的, 那么只要程序正在运行, cache中的引用就不会被GC(或者说, cache中的reference拥有了和主程序一样的life cycle). 那么随着cache中的reference越来越多, GC无法回收的object也越来越多, 无法被自动回收。当这些object需要被回收时, 回收这些object的任务只有交给程序编写者了。然而这却违背了GC的本质(自动回收可以回收的objects)。

所以, java中引入了weak reference。

Object c = new Car(); //只要c还指向car object, car object就不会被回收 -->（强引用）

当一个对象仅仅被weak reference指向, 而没有任何其他strong reference指向的时候, 如果GC运行, 那么这个对象就会被回收。另外，关注公众号Java技术栈，在后台回复：面试，可以获取我整理的 JVM 系列面试题和答案，非常齐全。

下面这个是网上的例子，首先定义一个实体类：

public class Car {
    private double     price;
    private String    color;

    public Car(double price, String color)
    {
        this.price = price;
        this.color = color;
    }

    public double getPrice()
    {
        return price;
    }

    public String getColor()
    {
        return color;
    }

    public String toString()
    {
        return "This car is a " + this.color + " car, costs $" + price;
    }
}

一般使用WeakReference的时候都会定义一个类继承自WeakReference，在这个类中再定义一些别的属性，这里就不定义别的属性了：

public class WeakReferenceCar extends WeakReference
{
    public WeakReferenceCar(Car car)
    {
        super(car);
    }
}

main函数调用一下，当然为了更清楚地看到GC的效果，设置虚拟机参数”-XX:+PrintGCDetails”：

public static void main(String[] args)
{
    Car car = new Car(2000.0, "red");
    WeakReferenceCar wrc = new WeakReferenceCar(car);
    wrc.setStr("111");
    int i = 0;
    while (true)
    {
        if (wrc.get() != null)
        {
            i++;
            System.out.println("WeakReferenceCar's Car is alive for " + i + ", loop - " + wrc);
        }
        else
        {
            System.out.println("WeakReferenceCar's Car has bean collected");
            break;
        }
    }
}

最后是运行结果：

WeakReferenceCar's Car is alive for 68450, loop - interview.WeakReferenceCar@776ec8df
WeakReferenceCar's Car is alive for 68451, loop - interview.WeakReferenceCar@776ec8df
WeakReferenceCar's Car is alive for 68452, loop - interview.WeakReferenceCar@776ec8df
WeakReferenceCar's Car is alive for 68453, loop - interview.WeakReferenceCar@776ec8df
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 34304K->1000K(38400K)] 34320K->1016K(125952K), 0.0015129 secs] [Times: user=0.02 sys=0.02, real=0.00 secs] 
WeakReferenceCar's Car is alive for 68454, loop - interview.WeakReferenceCar@776ec8df
WeakReferenceCar's Car has bean collected
Heap
PSYoungGen      total 38400K, used 1986K [0x00000000d5e00000, 0x00000000da900000, 0x0000000100000000)
eden space 33280K, 2% used [0x00000000d5e00000,0x00000000d5ef6b70,0x00000000d7e80000)
from space 5120K, 19% used [0x00000000d7e80000,0x00000000d7f7a020,0x00000000d8380000)
to   space 5120K, 0% used [0x00000000da400000,0x00000000da400000,0x00000000da900000)
ParOldGen       total 87552K, used 16K [0x0000000081a00000, 0x0000000086f80000, 0x00000000d5e00000)
object space 87552K, 0% used [0x0000000081a00000,0x0000000081a04000,0x0000000086f80000)
Metaspace       used 3547K, capacity 4564K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space    used 381K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

可以看到在68454循环之后，WeakReferenceCar关联的对象Car被回收掉了，注意是弱引用关联的对象car被回收，而不是弱引用本身wrc被回收。

WeakReference的一个特点是它何时被回收是不可确定的, 因为这是由GC运行的不确定性所确定的. 所以, 一般用weak reference引用的对象是有价值被cache, 而且很容易被重新被构建, 且很消耗内存的对象.

在weak reference指向的对象被回收后, weak reference本身其实也就没有用了. java提供了一个ReferenceQueue来保存这些所指向的对象已经被回收的reference. 用法是在定义WeakReference的时候将一个ReferenceQueue的对象作为参数传入构造函数。

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