Java 集合持有引用 & WeakHashMap

Java 集合持有引用 & WeakHashMap

@author ixenos

摘要：强引用、弱引用、WeakHashMap动态回收步骤

Reference引用对象

可获得的（reachable）：指在栈中有一个普通的引用正在指向此对象，也可能有更多的中间链接

- 如果一个对象是可获得的，垃圾回收器（GC）就不能释放它，因为他仍然为程序所用，宁愿耗尽内存也不释放；当一个对象不是可获得的时候，程序无法使用它，此时GC才认为将其回收是安全的
Reference对象：如果想继续持有对某个对象的引用，但也希望能够允许GC释放它，就应使用Reference对象作为与普通引用之间的媒介（代理），即普通引用经Reference对象包装过再指向某个对象
普通引用-->Reference对象-->目标对象

Reference引用对象的四种分类（由强到弱）

强引用（Strong Reference）：强引用时，就是普通引用，对象是可获得的（reachable）

软引用（Soft Reference）：实现内存敏感的高速缓存 //TODO
弱引用（Weak Reference）：实现规范映射（canonicalizing mappings），它不妨碍GC回收映射的key或value，规范映射中对象的实例可以在程序的多处被同时使用，以节省存储空间

幻象引用（Phantom Reference）：用以调度回收前的清理工作，比Java终止机制灵活

幻象引用于弱引用和软引用均不同。它控制其指向的对象非常弱（tenuous），以至于它不能获得这个对象。get()方法通常情况下返回的是null值。它唯一的作用就是跟踪列队在ReferenceQuene中的已经死去的对象。

幻象引用和弱引用的不同在于其入队（enquene）进入ReferenceQuene的方式。当弱引用的对象成为若可到达时，弱引用即列队进入ReferenceQuene。这个入队发生在终结（finialize）和垃圾回收实际发生之前。理论上，通过不正规（unorthodox）的finilize（）方法，成为垃圾的对象能重新复活（resurrected），但是弱引用仍然是死的。幻象引用只有当对象在物理上从内存中移出时，才会入队。这就阻止我们重新恢复将死的对象。

W：终结(Finalization)指比拉圾回收更一般的概念,可以回收对象所占有的任意资源,比如文件描述符和图形上下文等。

幻象引用由两个好处：

A:它能确定某一个对象从内存中移除的时间，这也是唯一的方式。通常情况下，这不是非常有用。但是迟早（come in handy）会用到手动处理大图片的情况：如果你确定一张图片需要被垃圾回收，那么在你尝试加载下一张照片前，你应该等待这张照片被回收完成。这样就使得令人恐惧的（dreaded）内存溢出不太可能发生。

B:虚幻引用能够避终结（finilize）的基本问题。finilize（）方法能够通过给一个垃圾对象关联一个强引用使之复活。问题是覆写了finilize()方法的对象在成为垃圾之前，为了回收，垃圾回收期需要执行两次单独的循环。第一轮循环确定某个对象是垃圾，那么它就符合终结finilize的条件。在finilize的过程中，这个对象可能被“复活”。在这个对象被实际移除之前，垃圾回收期不得不重新运行一遍。因为finilization并不是实时调用的，所以在终止进行的过程中，可能发生了gc的多次循环。在实际清理垃圾对象时，这导致了一些延时滞后。这将导致Heap中有大量的垃圾导致内存溢出。

幻象引用不可能发生以上的情况，当幻象引用入队时，它实际上已经被移除了内存。幻象内存无法“复活”对象。这发现这个对象时虚幻可到达时，在第一轮循环中，它就被回收。

可以证明，finilize()方法从不在第一种情况下使用，但是虚幻引用提供了一种更安全和有效的使用和被排除掉的finilize方法的机制，使得垃圾回收更加简单。但是因为有太多的东西需要实现，我通常不适用finilize。

幻象引用原理

ReferenceQueue引用队列

使用软引用和弱引用时们可以选择是否要将他们放入ReferenceQueue（用作“回收前清理工作”的工具），而幻象引用回收后进入ReferenceQueue
幻象引用和弱引用的不同在于其入队（enquene）进入ReferenceQuene的方式：
- 当弱引用的对象成为若可到达时，弱引用即列队进入ReferenceQuene。这个入队发生在终结（finialize）和垃圾回收实际发生之前。理论上，通过不正规（unorthodox）的finilize（）方法，成为垃圾的对象能重新复活（resurrected），但是弱引用仍然是死的，因为没有引用指向它；
- 而幻象引用只有当对象在物理上从内存中移出时，才会入队。这就阻止我们重新恢复将死的对象；
- 终结(Finalization)指比拉圾回收更一般的概念,可以回收对象所占有的任意资源,比如文件描述符和图形上下文等

以弱引用为例
- 一旦弱引用返回null值，那么其指向的对象就变成了垃圾，这个弱引用对象也就没有用了。这通常意味着要进行一定方式的清理（cleanup）。例如，WeakHashmap将会移除一些死的（dread）的entry，避免持有过多死的弱引用。ReferenceQuene能够轻易的追踪这些死掉的弱引用；
- 可以将ReferenceQuene传入WeakHashmap的构造方法（constructor）中，这样，一旦这个弱引用指向的对象成为垃圾，这个弱引用将加入ReferenceQuene中

WeakHashMap弱散列映射表

WeakHashMap使用弱引用（WeakReference）保存键，称为弱键
ref-->weak ref-->key , if (ref==null) , than ( weak ref-->ref queue , WeakHashMap将删除对应的条目)

动态回收的步骤：

(1) 新建WeakHashMap，将“键值对”添加到WeakHashMap中

将“键值对”添加到WeakHashMap中时，添加的键都是弱键；实际上，WeakHashMap是通过数组table保存Entry(键值对)；每一个Entry实际上是一个单向链表，即Entry是键值对链表；

(2) 当某“弱键”不再被其它对象引用，并被GC回收时。在GC回收该“弱键”时，这个“弱键”也同时会被添加到queue队列中

例如，当我们在将“弱键”key添加到WeakHashMap之后；后来将key设为null。这时，便没有外部外部对象再引用该了key；接着，当Java虚拟机的GC回收内存时，会回收key的相关内存；同时，将key添加到queue队列中；

(3) 当下一次我们需要操作WeakHashMap时，会先同步table和queue。table中保存了全部的键值对，而queue中保存被GC回收的“弱键”；同步它们，就是删除table中被GC回收的“弱键”对应的键值对

例如，当我们“读取WeakHashMap中的元素或获取WeakReference的大小时”，它会先同步table和queue，目的是“删除table中被GC回收的‘弱键’对应的键值对”。删除的方法就是逐个比较“table中元素的‘键’和queue中的‘键’”，若它们相当，则删除“table中的该键值对”。