WeakReference &&reference quene &&GC

在了解WeakReference之前,先给出一段简单的代码:

public class WeakReferenceTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Object o = new Object();
// 默认的构造函数，会使用ReferenceQueue.NULL 作为queue
WeakReference<Object> wr = new WeakReference<Object>(o);
System.out.println(wr.get() == null);
o = null;
System.gc();
System.out.println(wr.get() == null);
}
}

输出结果:false,true

喜欢探求究竟的童鞋会问,为啥System.gc后WeakReference马上会被回收,怎么做到的呢?让我们一起来深入Reference的源码探求个究竟.内部有两点需要注意:

1)pending和 discovered成员：

先看:pending对象

/* List of References waiting to be enqueued.  The collector adds
     * References to this list, while the Reference-handler thread removes
     * them.  This list is protected by the above lock object.
     */
    private static Reference pending = null;

这个对象，定义为private，并且全局没有任何给它赋值的地方，根据它上面的注释，我们了解到这个变量是和垃圾回收期打交道的

再看discovered，同样为private，上下文也没有任何地方使用它

transient private Reference<T> discovered;    /* used by VM */

看到了它的注释也明确写着是给VM用的。

上面两个变量对应在VM中的调用，可以参考openjdk中的hotspot源码，在hotspot/src/share/vm/memory/referenceProcessor.cpp 的ReferenceProcessor::discover_reference 方法。(根据此方法的注释由了解到虚拟机在对Reference的处理有ReferenceBasedDiscovery和RefeferentBasedDiscovery两种策略)

2)ReferenceHandler 线程

这个线程在Reference类的static构造块中启动，并且被设置为高优先级和daemon状态。

此线程要做的事情，是不断的检查pending 是否为null，如果pending不为null，则将pending进行enqueue，否则线程进入wait状态。

通过这2点，我们来看整个过程：

pending是由jvm来赋值的，当Reference内部的referent对象的可达状态改变时，jvm会将Reference对象放入pending链表。

结合代码eg1中的 o = null; 这一句，它使得o对象满足垃圾回收的条件，并且在后边显式的调用了 System.gc()，垃圾收集进行的时候会标记WeakReference所referent的对象o为不可达（使得wr.get()==null），并且通过 赋值给pending ，触发ReferenceHandler线程处理pending。

ReferenceHandler线程要做的是将pending对象enqueue，但默认我们所提供的queue，也就是从构造函数传入的是null，实际是使用了ReferenceQueue.NULL，Handler线程判断queue为ReferenceQueue.NULL则不进行操作，只有非ReferenceQueue.NULL 的queue才会将Reference进行enqueue。

ReferenceQueue.NULL相当于我们提供了一个空的Queue去监听垃圾回收器给我们的反馈(什么反馈呢?是说这个quene是给我们来用的么,例如WeakHashMap中使用的那种方式)，并且对这种反馈不做任何处理。(但垃圾还是回收了???不是poll时候做的事情么?)

要处理反馈，则必须要提供一个非ReferenceQueue.NULL的queue。这个quene可以看做是GC与应用程序的一个桥梁,告知应用需要对那些reference进行处理.

当一个 WeakReference 开始返回 null 时， 它所指向的对象已经准备被回收， 这时可以做一些合适的清理工作.   将一个 ReferenceQueue 传给一个 Reference 的构造函数， 当对象被回收时， 虚拟机会自动将这个对象插入到 ReferenceQueue 中， WeakHashMap 就是利用 ReferenceQueue 来清除 key 已经没有强引用的 entries.

在WeakHashMap则在内部提供了一个非NULL的ReferenceQueue

private final ReferenceQueue<K> queue = new ReferenceQueue<K>();

在 WeakHashMap 添加一个元素时，会使用 此queue来做监听器。

见put方法中的下面一句：

tab[i] = new Entry<K,V>(k, value, queue, h, e);
这里Entry是一个内部类，继承了WeakReference
    class Entry<K,V> extends WeakReference<K> implements Map.Entry<K,V>

WeakHashMap的 put, size, clear 都会间接或直接的调用到 expungeStaleEntries()方法。

顾名思义，此方法的作用就是将 queue中陈旧的Reference进行删除，因为其内部的referent都已经不可达了。所以也将这个WeakReference包装的key从map中删除。

总结：ReferenceQueue是作为 JVM GC与上层Reference对象管理之间的一个消息传递方式，它使得我们可以对所监听的对象引用可达发生变化时做一些处理，WeakHashMap正是利用此来实现的。

用图来大致表示如下：