Java 源码剖析——彻底搞懂Reference 和ReferenceQueue

《Java 満码剖析——彻到底搞懂 Reference 和 ReferenceQueue》 本文主要分析了 Java 中的 Reference 和 ReferenceQueue 的源码实现，揭示了它们在垃圾回收过程中的作用及内部工作机制。 ### 一、Reference 类分析 1. **类概述** Reference 是一个抽象基类，定义了所有引用对象的公共操作。它不能直接被子类化，主要用于与垃圾回收器配合实现不同类型的引用（软引用、弱引用、虚引用）。 - **构造函数**： - `Reference(T referent)`：只传入引用对象，不注册到引用队列。 - `Reference(T referent, ReferenceQueue queue)`：传入引用对象并注册到指定的引用队列中。 2. **主要成员** - `private T referent`：被引用的实际对象。 - `volatile ReferenceQueue queue`：当前引用实例注册的引用队列。 3. **核心方法** - `public T get()`：返回被引用的实际对象。如果对象已被回收或引用被清除，返回 null。 - `public void clear()`：清除引用，置 referent 为 null。 - `public boolean isEnqueued()`：判断引用实例是否已加入引用队列。 4. **状态与变化** - **Active 状态**：新创建的引用实例，未检测到实际对象的可达性变化。 - **Pending 状态**：实际对象不可达，引用实例被放入 pending 列表，等待 ReferenceHandler 线程处理。 - **Enqueued 状态**：引用实例被加入到引用队列中。 - **Inactive 状态**：引用实例从引用队列中移除，标识实际对象将被回收。 ### 二、ReferenceQueue 类分析 1. **类概述** ReferenceQueue 是引用队列，垃圾回收器会将注册的引用对象添加到队列中，供外部处理。 2. **内部实现** - **成员变量**： - `private volatile Reference head = null`：队列头节点。 - `private static ReferenceQueue NULL` 和 `private static ReferenceQueue ENQUEUED`：分别表示空队列和已执行入队操作的队列。 3. **入队与出队** - **入队（enqueue）**： - 将引用实例的 next 域指向当前头节点，并将头节点更新为当前引用实例。 - 使用 `lock.notifyAll()` 通知等待线程。 - **出队（poll）**： - 取出头节点并将其 next 域清空，返回该引用实例。 4. **作用** ReferenceQueue 是 Java GC 与引用对象之间的中间层，外部可通过它及时处理实际对象的可达性变化。 ### 三、ReferenceHandler 线程 ReferenceHandler 是一个优先级最高的后台线程，主要负责将 pending 列表中的引用实例添加到引用队列中，并确保引用实例的处理逻辑正确执行。 ### 四、总结 - **Reference 的作用**： Reference 类是所有引用类型（软引用、弱引用、虚引用）的抽象基类，通过注册引用队列允许外部监控实际对象的可达性变化。 - 软引用（SoftReference）：适合缓存场景，内存不足时回收。 - 弱引用（WeakReference）：适合яч#$MARY对象的缓存，GC时会优先回收。 - 虚引用（PhantomReference）：无法通过 get() 获取实际对象，主要用于跟踪对象被回收的状态。 - **ReferenceQueue 的作用**： ReferenceQueue 是垃圾回收器与引用对象之间的中间层，用于及时处理实际对象的可达性变化，帮助外部逻辑采取相应操作。 - **应用场景**： - `WeakHashMap`：通过引用队列判断键值对是否被回收，以维护_map{}_的有效性。 - `ThreadLocalMap`：通过轮询 `get()` 方法判断实际对象是否被回收。 通过分析 Reference 和 ReferenceQueue 的源码，可以更好地理解 Java 垃圾回收机制和引用类型的实际应用场景。