你确定你真的了解Java四种引用(强引用、弱引用、软引用、虚引用)了吗?

jujusharp  •  May 5, 2019 10:38:35 AM

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你确定你真的了解Java四种引用(强引用、弱引用、软引用、虚引用)了吗?

背景

我之前一直认为自己还是比较了解Java中的四种引用的,直到前段时间有同事排查young gc问题,把一个本地缓存数据由WeakReference改成SoftReference把young gc问题给解决了,我才意识到之前对着4中引用理解的不够透彻。

Java四种引用介绍

Java中引入四种引用的目的是让程序自己决定对象的生命周期,JVM是通过垃圾回收器对这四种引用做不同的处理,来实现对象生命周期的改变。

1、强引用(StrongReference)

强引用是Java中最常见的,如果一个对象具有强引用,垃圾回收器宁愿抛出OOM也不会回收强引用。比如:

Object object = new Object();

object对象就是强引用。

2、软引用(SoftReference)

如果一个对象仅持有软引用,内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它;但是如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。比如:

SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<Object>(new Object());

其中softReference就是软引用。

应用场景:常用于本地缓存。

例子:Mybatis中的本地缓存SoftCache就是使用softReference模式,本地内存不足时会回收cache中的对象。

3、弱引用(WeakReference)

如果一个对象仅持有弱引用,当发生垃圾回收时,不管内存是否充分,都会将弱引用进行回收。

WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<Object>(new Object());

其中weakReference就是弱引用。

应用场景:很多资料说可用于本地缓存,但是我觉得用于本地缓存可能会GC带来副作用(在讲完弱引用对GC的影响之后你就明白了)。

例子:JDK中ThreadLocal就是使用的WeakReference,就是为了防止用户忘记调用remove,发生内存泄漏。

4、虚引用(PhantomReference)

虚引用不会改变对象的生命周期,如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样。

应用场景:主要用于跟踪对象何时被回收,比如防止资源泄漏等;应用场景和finalize类似,但是这是一种比finalizer更轻量更好的机制。

例子:DirectByteBuffer对象在创建的时候关联了一个PhantomReference(Cleaner),在这个子类中调用Unsafe的free接口来释放DirectByteBuffer对应的堆外内存块。

引用与GC的关系

引用和GC的关系如下图:

GC回收时间

never

一直存活知道JVM停止运行

内存不足时

内存不足时终止

GC后终止

unknown

unknown

对于软引用,只有在内存不足的时候才会影响到GC,GC处理时类似于如下:

GC () {

    if (内存不足)  {

      处理和回收软引用内存。

但是对于弱引用,每次GC的时候都需要处理弱引用。GC处理时类似于如下:

GC () {

处理和回收弱引用内存。

而在处理和回收引用时,通常需要两次GC才能完成,在第一次GC时把引用加入到queue队列。第二次GC的时候才会真正回收该对象。过程类似于finalize方法(参考:从一个Young GC变慢的案例来聊聊finalize方法)。

对于虚引用也有类似的过程。典型的mysql driver中链接使用了ConnectionPhantomReference追踪解决链接泄漏问题,但是也可能会导致GC 时间飚高。

如何解决引用带来的GC升高问题

一般情况下,不管是young GC还是CMS GC都会在GC日志中显示引用处理时间。比如 CMS GC如下:

如果我们发现处理时间太长,我们可以通过加入参数-XX:+PrintReferenceGC。来定位是哪种引用时间处理太长。然后dump堆内内存,用MAT找到相关的引用,然后定位到代码解决问题。

如果代码层面实在没有办法优化的话,可以通过加入-XX:+ParallelRefProcEnabled 参数加快引用处理。

总结

也就是说一般情况下,软引用不会影响到GC(只有在内存不足时才会影响),但是弱引用会对GC产生比较强的明显,导致GC升高。所以说在使用本地cache的场景下尽量使用软引用减少对GC产生的影响。

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