Android开发——对象的强、软、弱和虚引用介绍

Home / Android MrLee 2015-11-2 3153

内存管理是安卓开发过程中必须要牢靠掌握的。而Android中,对象的强、软、弱和虚引用就需要深入的认识并灵活运用。
从JDK1.2版本开始,把对象的引用分为四种级别,从而使程序能更加灵活的控制对象的生命周期。这四种级别由高到低依次为:强引用、软引用、弱引用和虚引用。

20151102155320


概述
先说一些基本的东西,GC只负责对象内存相关的清理,其他资源如文件句柄,db连接需要手动清理,以防止系统资源不足崩溃。System.gc()只是建议jvm执行GC,但是到底GC执行与否是由jvm决定的。
一个正常的对象的生命周期。
当新建一个对象时,会置位该对象的一个内部标识finalizable,当某一点GC检查到该对象不可达时,就把该对象放入finalize queue(F queue),GC会在对象销毁前执行finalize方法并且清空该对象的finalizable标识。
简而言之,一个简单的对象生命周期为,Unfinalized Finalizable Finalized Reclaimed。
Reference中引用的object叫做referent。
1 先看一个对象finalize的顺序问题。
	public class A {
		B b;
		public void finalize() {
			System.out.println("method A.finalize at " + System.nanoTime());
		}
	}
	public class B {
		public void finalize() {
			System.out.println("method B.finalize at " + System.nanoTime());
		}
	}
		A a = new A();
		a.b = new B();
		a = null;
		System.gc();

按照http://java.sun.com/developer/technicalArticles/javase/finalization/ 所说,对象a在finalize之前会保持b的引用,但是实验中对象a和a中的对象b的finalize方法运行时间有先有后,而且大部分时间里,a的finalize方法的执行时间是晚于b的finalize方法的。我记着java编程语言书中说是一切可以finalize的对象的finalize方法的执行顺序是不确定的。到底应该听谁的?最好的实践就是不要依赖finalize的顺序或者写一些防御代码。
【note】我仍然坚持最好的实践就是不要依赖finalize的顺序或者写一些防御代码。但是通过进一步的学习和实验,因为a有可能复活,所以在a没有决定到底复活不复活之前b是不会被回收的。控制台的顺序问题应该是多线程的问题导致的。 【note】查看了JLS后,确定了finalize是乱序执行的。
2 对象再生及finalize只能执行一次
	public class B {
		static B b;
		public void finalize() {
			System.out.println("method B.finalize");
			b = this;
		}
	}
		B b = new B();
		b = null;
		System.gc();
		B.b = null;
		System.gc();

对象b本来已经被置null,GC检查到后放入F queue,然后执行了finalize方法,但是执行finalize方法时该对象赋值给一个static变量,该对象又可达了,此之谓对象再生。
后来该static对象也被置null,然后GC,可以从结果看到finalize方法只运行了1次。为什么呢,因为第一次finalize运行过后,该对象的finalizable置为false了,所以该对象即使以后被gc运行,也不会执行finalize方法了。
很明显,对象再生是一个不好的编程实践,打乱了正常的对象生命周期。但是如果真的需要这么用的话,应该用当前对象为原型重新生成一个对象使用,这样以后这个新的对象还可以被GC运行finalize方法。
3 SoftReference WeakReference
SoftReference会尽量保持对referent的引用,直到JVM内存不够,才会回收SoftReference的referent。所以这个比较适合实现一些cache。
WeakReference不能阻止GC对referent的处理。
4 PhantomReference
幻影引用,幽灵引用,呵呵,名字挺好听的。
奇特的地方,任何时候调用get()都是返回null。那么它的用处呢,单独好像没有什么大的用处,所以要结合ReferenceQueue。
5 ReferenceQueue
ReferenceQueue WeakReference PhantomReference都有构造函数可以传入ReferenceQueue来监听GC对referent的处理。
	public class A {
	}
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
		WeakReference ref = new WeakReference(new A(), queue);
		Assert.assertNotNull(ref.get());
		Object obj = null;
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNull(obj);
		System.gc();
		Assert.assertNull(ref.get());
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNotNull(obj);

分析,在GC运行时,检测到new A()生成的对象只有一个WeakReference引用着,所以决定回收它,首先clear WeakReference的referent,然后referent的状态为finalizable,同时或者一段时间后把WeakReference放入监听的ReferenceQueue中。
注意有时候最后的Assert.assertNotNull(obj);有时会失败,因为还没有来的及把WeakReference放入监听的ReferenceQueue中。
换成PhantomReference试试,
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
		PhantomReference ref = new PhantomReference(new A(), queue);
		Assert.assertNull(ref.get());
		Object obj = null;
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNull(obj);
		System.gc();
		Thread.sleep(10000);
		System.gc();
		Assert.assertNull(ref.get());
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNotNull(obj);

貌似和WeakReference没有什么区别呀,别急,还是有个细微的区别的,SoftReference和WeakReference在GC对referent状态改变时,先clear SoftReference/WeakReference对referent的引用,对应的referent状态为Finalizable,只是可以放入F queue,然后把SoftReference/WeakReference放入ReferenceQueue。
而PhantomReference当GC对referent的状态改变时,在把PhantomReference放入ReferenceQueue之前referent已经被GC处理到Reclaimed了,即该referent被销毁了。
搞了这么多,有什么用?可以使用PhantomReference更好的控制一些关于对象生命周期的事情,当WeakReference放入ReferenceQueue时,并不能保证该referent是被销毁了。别忘了对象可以在finalize方法里再生。而使用PhantomReference,当在ReferenceQueue中发现PhantomReference时,可以保证referent已经被销毁了。
	public class A {
		static A a;
		public void finalize() {
			a = this;
		}
	}
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
		WeakReference ref = new WeakReference(new A(), queue);
		Assert.assertNotNull(ref.get());
		Object obj = null;
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNull(obj);
		System.gc();
		Thread.sleep(10000);
		System.gc();
		Assert.assertNull(ref.get());
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNotNull(obj);

即使new A()出来的对象再生了,在queue中还是可以看到WeakReference。
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
		PhantomReference ref = new PhantomReference(new A(), queue);
		Assert.assertNull(ref.get());
		Object obj = null;
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNull(obj);
		// 第一次gc
		System.gc();
		Thread.sleep(10000);
		System.gc();
		Assert.assertNull(ref.get());
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNull(obj);
		A.a = null;
		// 第二次gc
		System.gc();
		obj = queue.poll();
		Assert.assertNotNull(obj);

第一次gc后,由于new A()的对象再生了,所以queue是空的,因为对象没有销毁。
当第二次gc后,new A()的对象销毁以后,在queue中才可以看到PhantomReference。
所以PhantomReference可以更精细的对对象生命周期进行监控。
Q&A
Q1:有这样一个问题,为什么UT会Fail?不是说对象会重生吗,到底哪里有问题?
public class Test {
	static Test t;
	@Override
	protected void finalize() {
		System.out.println("finalize");
		t = this;
	}
}
	public void testFinalize() {
		Test t = new Test();
		Assert.assertNotNull(t);
		t = null;
		System.gc();
		Assert.assertNull(t);
		Assert.assertNotNull(Test.t);
	}

A: 对象是会重生不错。 这里会Fail有两个可能的原因,一个是gc的行为是不确定的,没有什么会保证gc运行。呵呵,我承认,我在console上看到东西了,所以我知道gc运行了一次。 另一个问题是gc的线程和我们跑ut的线程是两个独立的线程。即使gc线程里对象重生了,很有可能是我们跑完ut之后的事情了。这里就是时序问题了。
	public void testFinalize() throws Exception {
		Test t = new Test();
		Assert.assertNotNull(t);
		t = null;
		System.gc();
		Assert.assertNull(t);
		// 有可能fail.
		Assert.assertNull(Test.t);
		// 等一下gc,让gc线程的对象重生执行完。
		Thread.sleep(5000);
		// 有可能fail.
		Assert.assertNotNull(Test.t);
	}

这个ut和上面那个大同小异。
一般情况下,code执行到这里,gc的对象重生应该还没有发生。所以我们下面的断言有很大的概论是成立的。
		// 有可能fail.
		Assert.assertNull(Test.t);

让ut的线程睡眠5秒,嗯,gc的线程有可能已经执行完对象重生了。所以下面这行有可能通过测试。
Assert.assertNotNull(Test.t);

嗯,测试通过。但是没有人确保它每次都通过。所以我两处的注释都声明有可能fail。 这个例子很好的说明了如何在程序中用gc和重生的基本原则。 依赖gc会引入一些不确定的行为。 重生会导致不确定以及有可能的时序问题。 所以一般我们不应该使用gc和重生,但是能深入的理解这些概念又对我们编程有好处。
这两个测试如果作为一个TestSuite跑的话,情况又会有不同。因为第一个测试失败之后和第二个测试执行之间,gc执行了对象重生。如此,以下断言失败的概率会升高。
		// 有可能fail.
		Assert.assertNull(Test.t);

To luliruj and DLevin 首先谢谢你们的回复,这个帖子发了好久了,竟然还有人回复。 reclaimed的问题可以参看本帖上边的URL。 关于finalize和ReferenceQueue和关系,主贴已经解释了,luliruj给出了不同的解释。 这个地方我们可以用小程序验证一下.
public class Tem {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
		// SoftReference ref = new SoftReference(new B(), queue);
		// WeakReference ref = new WeakReference(new B(), queue);
		PhantomReference ref = new PhantomReference(new B(), queue);
		while (true) {
			Object obj = queue.poll();
			if (obj != null) {
				System.out.println("queue.poll at " + new Date() + " " + obj);
				break;
			}
			System.gc();
			System.out.println("run once.");
		}
		Thread.sleep(100000);
	}
}
class B {
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println("finalize at " + new Date());
	}
}

在classB的finalize上打断点,然后让ref分别为SoftReference/WeakReference/PhantomReference,可以看到。 SoftReference/WeakReference都是不需要finalize执行就可以enqueue的。这个就否掉了luliruj所说的
当 heap 对象的 finalize() 方法被运行而且该对象占用的内存被释放时, WeakReference 对象就被添加到它的 ReferenceQueue (如果后者存在的话)
PhantomReference必须等待finalize执行完成才可以enqueue。 这个正如主贴所说: 而PhantomReference当GC对referent的状态改变时,在把PhantomReference放入ReferenceQueue之前referent已经被GC处理到Reclaimed了,即该referent被销毁了。
文章正确性需要自己验证,本文仅供参考!

本文链接:https://www.it72.com/6738.htm

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