都來看看 Java 中的 '弱' 引用是什麼?

java基礎教學欄位介紹Java"弱" 引用

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Java裡一個物件obj被創建時，被放在堆裡。當GC運作的時候，發現沒有任何引用指向obj，那麼就會回收obj物件的堆記憶體空間。

換句話說，一個物件被回收, 必須滿足兩個條件:

（1）沒有任何引用指向它

（2） GC被運行。

在實際開發中，我們可以透過把所有指向某個物件的referece置空來保證這個物件在下次GC運行的時候被回收，類似下面：

Object c = new Car();    
c=null;

但是，這樣做是一件很繁瑣且違反GC自動回收原則的事。對於簡單的情況, 手動置空是不需要程式設計師來做的, 因為在java中, 對於簡單物件, 當呼叫它的方法執行完畢後, 指向它的引用會被從棧中彈出, 所以它就能在下一次GC執行時被回收了。

但是, 也有特殊例外. 當使用cache的時候, 由於cache的物件正是程式執行需要的, 那麼只要程式正在執行, cache中的參考就不會被GC(或者說, cache中的reference擁有了和主程式一樣的life cycle). 那麼隨著cache中的reference越來越多, GC無法回收的object也越來越多, 無法被自動回收。當這些object需要被回收時, 回收這些object的任務只有交給程式編寫者了。然而這卻違背了GC的本質(自動回收可以回收的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）

當一個物件只是被weak reference指向, 而沒有任何其他strong reference指向的時候, 如果GC運行, 那麼這個物件就會被回收。

下面這個是網路上的例子，先定義一個實體類別：

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的時候都會定義一個類別繼承自WeakReference，在這個類別中再定義一些別的屬性，這裡就不定義別的屬性了：

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

main函數呼叫一下，當然為了更清楚地看到GC的效果，設定虛擬機器參數」-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;
        }
    }
}

最後是運行結果

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循環之後，WeakReferenceCar關聯的物件Car被回收了，注意是弱引用關聯的物件car被回收，而不是弱引用本身wrc被回收。

WeakReference的一個特點是它何時被回收是不可確定的, 因為這是由GC運行的不確定性所確定的. 所以, 一般用weak reference引用的對像是有價值被cache,而且很容易被重新被建構, 且很消耗記憶體的物件.

在weak reference指向的物件被回收後, weak reference本身其實也就沒有用了. java提供了一個ReferenceQueue來保存這些所指向的物件已經被回收的reference. 用法是在定義WeakReference的時候將一個ReferenceQueue的物件作為參數傳入建構函數.

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