# 前言 平時併發程式設計，除了維護修改共享變數的場景，有時我們也需要為每一個執行緒設定一個私有的變數，進行執行緒隔離，java提供的ThreadLocal可以幫助我們實現，而講到ThreadLocal則不得不講講java的四種引用，不同的引用型別在GC時表現是不一樣的，引用型別Reference有助於我們瞭解如何快速回收某些物件的記憶體或對例項的GC控制 - 四種引用型別在JVM的生命週期 - 引用佇列(ReferenceQueue) - ThreadLocal的實現原理和使用 - FinalReference和finalize方法的實現原理 - Cheaner機制 關注公眾號，一起交流，微信搜一搜: 潛行前行 --- ## 1 四種引用型別在JVM的生命週期 ### 強引用(StrongReference) - 建立一個物件並賦給一個引用變數，強引用有引用變數指向時，永遠也不會垃圾回收，JVM寧願丟擲OutOfMemory異常也不會回收該物件；強引用物件的建立，如 ```java Integer index = new Integer(1); String name = "csc"; ``` - 如果中斷所有引用變數和強引用物件的聯絡（將引用變數賦值為null），JVM則會在合適的時間就會回收該物件 ### 軟引用(SoftReference) - 和強用引用不同點在於記憶體不足時，該型別引用物件會被垃圾處理器回收 - 使用軟引用能防止記憶體洩露，增強程式的健壯性。SoftReference的特點是它的一個例項儲存對一個Java物件的軟引用，該軟引用的存在不妨礙垃圾收集執行緒對該Java物件的回收 - SoftReference類所提供的get()方法返回Java物件的強引用。另外，一旦垃圾執行緒回收該物件之後，get()方法將返回null ```java String name = "csc"; //軟引用的建立 SoftReference softRef = new SoftReference(name); System.out.println(softRef.get()); ``` ### 弱引用(WeakReference) - 特點：無論記憶體是否充足，只要進行GC，都會被回收 ```java String name = "csc"; //弱引用的建立 WeakReference softRef = new WeakReference(name); System.out.println(softRef.get()); //輸出 csc System.gc(); System.out.println(softRef.get()); //輸出 null //弱引用Map WeakHashMap map = new WeakHashMap(); ``` ### 虛引用(PhantomReference) - 特點：如同虛設，和沒有引用沒什麼區別；虛引用和軟引用、弱引用不同，它並不決定物件的生命週期。如果一個物件與虛引用關聯，則跟沒有引用與之關聯一樣，在任何時候都可能被垃圾回收器回收 - 要注意的是，虛引用必須和引用佇列關聯使用，當垃圾回收器準備回收一個物件時，如果發現它還有虛引用，就會把這個虛引用加入到與之關聯的引用佇列中。程式可以通過判斷引用佇列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的物件是否將要被垃圾回收 ```java public static void main(String[] args) { String name = "csc"; ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); PhantomReference pr = new PhantomReference(name, queue); //PhantomRefrence的get方法總是返回null，因此無法訪問對應的引用物件。 System.out.println(pr.get()); // null System.gc(); System.out.println(queue.poll()); //獲取被垃圾回收的"xb"的引用ReferenceQueue } ``` 引用型別 | 被垃圾回收時間 | 場景 | 生存時間 --- | --- |--- | --- 強引用 | 從來不會 | 物件的一般狀態 | JVM停止執行時終止 軟引用 | 當記憶體不足時 | 物件快取| 記憶體不足時終止 弱引用 | 正常垃圾回收時 | 物件快取| 垃圾回收後終止 虛引用 | 正常垃圾回收時 | 跟蹤物件的垃圾回收 |垃圾回收後終止 ## 2 引用佇列(ReferenceQueue) - 引用佇列可以配合軟引用、弱引用及虛引用使用；當引用的物件將要被JVM回收時，會將其加入到引用佇列中 ```java ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); WeakReference pr = new WeakReference("wxj", queue); System.gc(); System.out.println(queue.poll().get()); // 獲取即將被回收的字串　wxj ``` ## 3 ThreadLocal的原理和使用 ### ThreadLocal 的實現原理 - 每個執行緒都內建了一個ThreadLocalMap物件 ```java public class Thread implements Runnable { /* 當前執行緒對於的ThreadLocalMap例項，ThreadLocal作為Key, * T對應的物件作為value */ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; ``` - ThreadLocalMap作為ThreadLocal的內部類，實現了類似HashMap的功能，它元素Entry繼承於WeakReference，key值是ThreadLocal，value是引用變數。也就是說jvm發生GC時value物件則會被回收 ``` public class ThreadLocal { //ThreadLocal物件對應的hash值，使用一個靜態AtomicInteger實現 private final int threadLocalHashCode = nextHashCode(); //設定value public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } //獲取value public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { 　　　　//獲取當前執行緒的ThreadLocalMap，再使用物件ThreadLocal獲取對應的value ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } return setInitialValue(); } .... //類似HashMap的類 static class ThreadLocalMap { //使用開放地址法解決hash衝突 //如果hash出的index已經有值，通過演算法在後面的若干位置尋找空位 private Entry[] table; ... //Entry 是弱引用 static class Entry extends WeakReference> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) { super(k); value = v; } } } ``` ### ThreadLocal不保證共享變數在多執行緒的安全性 - 從ThreadLocal的實現原理可知，ThreadLocal只是為每個執行緒儲存一個副本變數，副本變數的修改不影響其他執行緒的變數值，因此ThreadLocal不能實現共享變數的安全性 ### ThreadLocal 使用場景 - 執行緒安全，包裹執行緒不安全的工具類，比如java.text.SimpleDateFormat類，當然jdk1.8已經給出了對應的執行緒安全的類java.time.format.DateTimeFormatter - 執行緒隔離，比如資料庫連線管理、Session管理、mdc日誌追蹤等。 ### ThreadLocal記憶體洩露和WeakReference - ThreadLocalMap.Entry是弱引用，弱引用物件是不管有沒有被引用都會被垃圾回收 - 發生記憶體洩漏一般是線上程池的執行緒，生命週期長，threadLocals引用會一直存在，當其存放的ThreadLocal被回收（弱引用生命週期短）後，它對應的Entity成了e.get()==null的例項。執行緒不死則Entity一直不會被回收，這就發生了記憶體洩漏 - 如果執行緒跨業務操作相同的ThreadLocal，還會造成變數安全問題 - 通常在使用完ThreadLocal最好呼叫它的remove()；在ThreadLocal的get、set的時候，最好檢查當前Entity的key是否為null，如果是null就把Entity釋放掉，value則會被垃圾回收 ## 4 finalize方法的實現原理FinalReference ```java final class Finalizer extends FinalReference