Java:对象的强、软、弱和虚引用
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ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue (); PhantomReference pr = new PhantomReference (object, queue);
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在这个树形的引用链中,箭头的方向代表了引用的方向,所指向的对象是被引用对象。由图可以看出,从根集到一个对象可以由很多条路径。比如到达对象5的路径就有①-⑤,③-⑦两条路径。由此带来了一个问题,那就是某个对象的可及性如何判断:
MyObject aRef = new MyObject(); SoftReference aSoftRef=new SoftReference(aRef);
此时,对于这个MyObject对象,有两个引用路径,一个是来自SoftReference对象的软引用,一个来自变量aReference的强引用,所以这个MyObject对象是强可及对象。
aRef = null;
此后,这个MyObject对象成为了软可及对象。如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集,并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别对待:软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的。也就是说,垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象,而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象,对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可反对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前,我们可以通过
MyObject anotherRef=(MyObject)aSoftRef.get();
重新获得对该实例的强引用。而回收之后,调用get()方法就只能得到null了。
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); SoftReference ref=new SoftReference(aMyObject, queue);
那么当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时,ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue。也就是说,ReferenceQueue中保存的对象是Reference对象,而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出,它是一个队列,当我们调用它的poll()方法的时候,如果这个队列中不是空队列,那么将返回队列前面的那个Reference对象。
SoftReference ref = null; while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) { // 清除ref }
利用Java2平台垃圾收集机制的特性以及前述的垃圾对象重获方法,我们通过一个雇员信息查询系统的小例子来说明如何构建一种高速缓存器来避免重复构建同一个对象带来的性能损失。我们将一个雇员的档案信息定义为一个Employee类
public class Employee { private String id;// 雇员的标识号码 private String name;// 雇员姓名 private String department;// 该雇员所在部门 private String Phone;// 该雇员联系电话 private int salary;// 该雇员薪资 private String origin;// 该雇员信息的来源 // 构造方法 public Employee(String id) { this.id = id; getDataFromlnfoCenter(); } // 到数据库中取得雇员信息 private void getDataFromlnfoCenter() { // 和数据库建立连接井查询该雇员的信息,将查询结果赋值 // 给name,department,plone,salary等变量 // 同时将origin赋值为"From DataBase" } ……
这个Employee类的构造方法中我们可以预见,如果每次需要查询一个雇员的信息。哪怕是几秒中之前刚刚查询过的,都要重新构建一个实例,这是需要消耗很多时间的。下面是一个对Employee对象进行缓存的缓存器的定义
import java.lang.ref.ReferenceQueue; import java.lang.ref.SoftReference; import java.util.Hashtable; public class EmployeeCache { static private EmployeeCache cache;// 一个Cache实例 private Hashtable<String,EmployeeRef> employeeRefs;// 用于Chche内容的存储 private ReferenceQueue<Employee> q;// 垃圾Reference的队列 // 继承SoftReference,使得每一个实例都具有可识别的标识。 // 并且该标识与其在HashMap内的key相同。 private class EmployeeRef extends SoftReference<Employee> { private String _key = ""; public EmployeeRef(Employee em, ReferenceQueue<Employee> q) { super(em, q); _key = em.getID(); } } // 构建一个缓存器实例 private EmployeeCache() { employeeRefs = new Hashtable<String,EmployeeRef>(); q = new ReferenceQueue<Employee>(); } // 取得缓存器实例 public static EmployeeCache getInstance() { if (cache == null) { cache = new EmployeeCache(); } return cache; } // 以软引用的方式对一个Employee对象的实例进行引用并保存该引用 private void cacheEmployee(Employee em) { cleanCache();// 清除垃圾引用 EmployeeRef ref = new EmployeeRef(em, q); employeeRefs.put(em.getID(), ref); } // 依据所指定的ID号,重新获取相应Employee对象的实例 public Employee getEmployee(String ID) { Employee em = null; // 缓存中是否有该Employee实例的软引用,如果有,从软引用中取得。 if (employeeRefs.containsKey(ID)) { EmployeeRef ref = (EmployeeRef) employeeRefs.get(ID); em = (Employee) ref.get(); } // 如果没有软引用,或者从软引用中得到的实例是null,重新构建一个实例, // 并保存对这个新建实例的软引用 if (em == null) { em = new Employee(ID); System.out.println("Retrieve From EmployeeInfoCenter. ID=" + ID); this.cacheEmployee(em); } return em; } // 清除那些所软引用的Employee对象已经被回收的EmployeeRef对象 private void cleanCache() { EmployeeRef ref = null; while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) { employeeRefs.remove(ref._key); } } // 清除Cache内的全部内容 public void clearCache() { cleanCache(); employeeRefs.clear(); System.gc(); System.runFinalization(); } }
无意识对象保留最常见的原因是使用Map将元数据与临时对象(transient object)相关联。假定一个对象具有中等生命周期,比分配它的那个方法调用的生命周期长,但是比应用程序的生命周期短,如客户机的套接字连接。需要将一些元数据与这个套接字关联,如生成连接的用户的标识。在创建Socket时是不知道这些信息的,并且不能将数据添加到Socket对象上,因为不能控制 Socket 类或者它的子类。这时,典型的方法就是在一个全局 Map 中存储这些信息,如下面的 SocketManager 类所示:使用一个全局 Map 将元数据关联到一个对象。
public class SocketManager { private Map<Socket, User> m = new HashMap<Socket, User>(); public void setUser(Socket s, User u) { m.put(s, u); } public User getUser(Socket s) { return m.get(s); } public void removeUser(Socket s) { m.remove(s); } }
import java.util.WeakHashMap; class Element { private String ident; public Element(String id) { ident = id; } public String toString() { return ident; } public int hashCode() { return ident.hashCode(); } public boolean equals(Object obj) { return obj instanceof Element && ident.equals(((Element) obj).ident); } protected void finalize(){ System.out.println("Finalizing "+getClass().getSimpleName()+" "+ident); } } class Key extends Element{ public Key(String id){ super(id); } } class Value extends Element{ public Value (String id){ super(id); } } public class CanonicalMapping { public static void main(String[] args){ int size=1000; Key[] keys=new Key[size]; WeakHashMap<Key,Value> map=new WeakHashMap<Key,Value>(); for(int i=0;i<size;i++){ Key k=new Key(Integer.toString(i)); Value v=new Value(Integer.toString(i)); if(i%3==0) keys[i]=k; map.put(k, v); } System.gc(); } }
public class SocketManager { private Map<Socket,User> m = new WeakHashMap<Socket,User>(); public void setUser(Socket s, User u) { m.put(s, u); } public User getUser(Socket s) { return m.get(s); } }
4.4配合使用引用队列
关联类能够用来指明特定形式的引用,如弱(weak)、软(soft)或虚 (phantom)引用。
也可以如下的构造型方式