理解 Java 中的 WeakReference

• 弱引用(Weak Reference)
  • 几种典型场景
• ReferenceQueue
  • 特殊情况

本文只讲弱引用，文章中的内容均来自本人的实践的总结，某些观点不常见于其它文章。
该文是理解 ThreadLocal 的基础。

弱引用(Weak Reference)

WeakReference<T> weakRef = new WeakReference<>(referent);

当发生 gc 时， 如果 referent 对象满足下述条件则一定会被回收：

1. referent 没有强引用
2. referent 没有软引用

几种典型场景

• 最简单的例子

  WeakReference<List> arrRef = new WeakReference<>(Arrays.asList(1,2,3));
  System.out.println(arrRef.get()); // [1, 2, 3]
  System.gc();
  System.out.println(arrRef.get()); // null
  

• 有强引用无法回收

  List<Integer> arr = Arrays.asList(1,2,3);
  WeakReference<List> arrRef = new WeakReference<>(arr);
  System.out.println(arrRef.get()); // [1, 2, 3]
  System.gc();
  System.out.println(arrRef.get()); // [1, 2, 3] 还有 arr 强引用，无法回收
  arr = null;
  System.gc();
  System.out.println(arrRef.get()); // null
  

• final 的东西无法回收

  WeakReference<String> strRef1 = new WeakReference<>(new String("abc"));
  System.gc();
  System.out.println(strRef1.get()); // null
  WeakReference<String> strRef2 = new WeakReference<>("abc");
  System.gc();
  System.out.println(strRef2.get()); // abc
  

• WeakReference 数组内的元素会被回收（弱引用数组的每个 item 都是弱引用）

  WeakReference<String> a = new WeakReference<>(new String("aaa"));
  WeakReference<String> b = new WeakReference<>(new String("bbb"));
  WeakReference[] tab = new WeakReference[] {a, b};
  System.out.println(a.get()); // aaa
  System.out.println(b.get()); // bbb
  System.gc();
  System.out.println(a.get()); // null
  System.out.println(b.get()); // null
  

ReferenceQueue

用来监视被引用的对象是否已经被回收了。下面我们用 referenceQueue 来探究一下 WeakReference 的回收。

（为求代码清晰，下面的代码一律不捕获 InterruptedException）

首先创建一个 referenceQueue， 在另一个线程中调用 remove，该调用是阻塞调用，如果有引用被回收，那么会调用成功，返回该该引用的 this。
最简单的例子：

ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
// 监视线程
new Thread(() -> {
    Reference remove = referenceQueue.remove();
    System.out.println("remove:" + remove);
}).start();
WeakReference<String> ref = new WeakReference<>(new String("111"), referenceQueue);
System.gc(); // remove:java.lang.ref.WeakReference@322b4b46

特殊情况

1. 下例说明，不把 new 出来的 WeakReference 赋值给任何变量，那么可能虚拟机可能当场就回收了，因为 referenceQueue 并没有捕获到回收消息。

   1
   ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
   // 监视线程
   new Thread(() -> {
       Reference remove = referenceQueue.remove();
       System.out.println("remove:" + remove);
   }).start();
   new WeakReference<>(new String("111"), referenceQueue);
   System.gc(); // 什么都不打印
   

2. 下例说明，显式调用 System.gc() 的线程，如果没有在该线程的任何地方使用到这个 ref，那么并不会触发 ref 的回收。想要 ref 能够被回收，那么需要在 gc 线程的任意一个位置出现 ref。

   ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
   // 监视线程
   new Thread(() -> {
       Reference remove = referenceQueue.remove(); // 不会捕获到引用的回收
       System.out.println("remove:" + remove);
   }).start();
   WeakReference<String> ref = new WeakReference<>(new String("111"), referenceQueue);
   // gc 线程
   new Thread(() -> {
       // Object a = ref; // 取消注释，则可以捕获到回收
       Thread.sleep(1000);
       System.out.println("gc");
       System.gc(); // 在另一个线程 System.gc()
   }).start();