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Java編程開發之淺析Java參考機制

2021-01-24 19:04:26 軟體設計

對于一個Java的物件而言,存盤主要分為兩種,一種是記憶體堆(Heap),記憶體堆是無序的,主要用來存放創建的Java物件;一種是記憶體堆疊(Stack),主要用來存放Java參考,然后在管理程序使用Java參考指向Java物件,

關于Reference參考的“那些事兒"

BW1nxS.jpg

隨著黃金梅麗號在大海之上的飄蕩,一切看著是那么的風平浪靜,但是每個人似乎都在忙著自己手里的那些事情....突然韋柏向薩博提出了一個問題:都知道JVM調優是當下從事Java開發必須要去具備甚至要去提升自己的一個重要環節,那你知道堆與堆疊,各自存放機制是什么?也就針對于這個問題,就像當初去探索世界盡頭的夢想一樣,薩博這樣回答韋柏:對于一個Java的物件而言,存盤主要分為兩種,一種是記憶體堆(Heap),記憶體堆是無序的,主要用來存放創建的Java物件;一種是記憶體堆疊(Stack),主要用來存放Java參考,然后在管理程序使用Java參考指向Java物件, 聽完薩博的回答,韋柏靠在甲板上,點燃了一支猩紅的香煙,抽了一口,然后對薩博說道:那你能詳細的講解一下這個參考機制么?薩博思考了一下,于是有了以下的故事.......

GC[Garbage Collectors]的基本原理

s58VjP.png

在引入Reference參考的概念之前,我們需要清楚的知道記憶體堆疊(Stack)和記憶體堆(Heap)在JVM虛擬機的結構分布以及基本情況,如上圖所示,綜上所述,我們可以了解到Java的記憶體管理實際上就是物件的管理,包括物件實體的分配和釋放,其中GC的存在就是負責在物件“不可達”的時候將物件回收處理,當系統在創建物件實體的時候,即當使用new關鍵字創建一個物件的時候,GC就開始監控物件的地址、大小以及使用狀態,一般情況下,Java的GC機制都有特定的回收演算法,GC通常會使用有向圖的方式來記錄隊中的所有物件,通過此種方式確定甚至標記哪些物件是“可達的”,而哪些是“不可達的”,當GC判斷一些物件不可達的時候,GC就有責任回收相關記憶體空間,是否能被垃圾回識訓制回收,具體操作是取決于機器和平臺,但判斷依據主要是看物件是否有參考指向該物件,

Reference參考基本概述

Abstract base class for reference objects. This class defines the operations common to all reference objects. Because reference objects are implemented in close cooperation with the garbage collector, this class may not be subclassed directly.

不難發現,Reference機制對JVM的垃圾收集活動敏感,Reference的繼承關系或者實作是由JDK定制,參考實體是由JVM創建,一般不推薦自行繼承Reference實作自定義的參考型別,但是可以繼承已經存在的參考型別,
JDK提供了強參考(Strong Reference)、軟參考(Soft Reference)、弱參考(Weak Reference)和虛參考(Phantom Reference),參考佇列(ReferenceQueue)以及析構參考(Final Reference)等參考型別,

[??注意事項]:

  1. 強參考可能對垃圾收集活動是不敏感的
  2. 自行繼承Reference實作自定義的參考型別,其反復造輪子的意義不大,
  3. 析構參考(Final Reference),它是一種特化的虛參考
  4. 不同JDK版本,需要注意實際原始碼的對比分析,
    5.Reference是所有參考物件的基類

Reference參考型別分析

s4EtN8.png

強參考(Strong Reference):在Java中最常見的就是強參考,也是最普遍存在的參考型別,處于可達狀態,是不可能被垃圾回識訓制回收的,即使該物件以后永遠都不會被用到JVM也不會回收,

軟參考(Soft Reference):對于只有軟參考的物件來說,當系統記憶體足夠時它不會被回收,當系統記憶體空間不足時它會被回收,軟參考通常用在對記憶體敏感的程式中,

弱參考(Weak Reference):比軟參考的生存期更短,對于只有弱參考的物件來說,只要垃圾回識訓制一運行,不管JVM的記憶體空間是否足夠,總會回收該物件占用的記憶體,
虛參考(Phantom Reference):不能單獨使用,必須和參考佇列聯合使用,虛參考的主要作用是跟蹤物件被垃圾回收的狀態,
參考佇列(ReferenceQueue)
析構參考(Final Reference)

[??注意事項]:

  1. 強參考可能對垃圾收集活動是不敏感的,沒有對應的型別表示,也就是說強參考是普遍存在的,如Object object = new Object();,
  2. 軟參考、弱參考和虛參考都是java.lang.ref.Reference的直接子類,
  3. 直到JDK11為止,只存在四種參考,這些參考是由JVM創建,因此直接繼承java.lang.ref.Reference創建自定義的參考型別是無效的,但是可以直接繼承已經存在的參考型別,如java.lang.ref.Cleaner就是繼承自java.lang.ref.PhantomReference,
  4. 特殊的java.lang.ref.Reference的子類java.lang.ref.FinalReference和Object#finalize()有關,java.lang.ref.Finalizer是java.lang.ref.FinalReference子類,
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