@(Java)[Reference]
Java Reference 源码分析
Reference对象封装了其它对象的引用，可以和普通的对象一样操作，在一定的限制条件下，支持和垃圾收集器的交互。即可以使用Reference对象来引用其它对象，但是最后还是会被垃圾收集器回收。程序有时候也需要在对象回收后被通知，以告知对象的可达性发生变更。
Java提供了四种不同类型的引用，引用级别从高到低分别为FinalReference,SoftReference,WeakReference,PhantomReference。其中FinalReference不对外提供使用。每种类型对应着不同级别的可达性。
简介
强引用FinalReference
强引用指的是，程序中有直接可达的引用，而不需要通过任何引用对象，如Object obj = new Object();中，obj为强引用。
软引用SoftReference
软引用，非强引用，但是可以通过软引用对象来访问。软引用的对象，只有在内存不足的时候（抛出OOM异常前），垃圾收集器会决定回收该软引用所指向的对象。软引用通常用于实现内存敏感的缓存。
SoftReference
弱引用WeakReference
弱引用，非强引用和软引用，但是可以通过弱引用对象来访问。弱引用的对象，不管内存是否足够，只要被垃圾收集器发现，该引用的对象就会被回收。实际的应用见WeakHashMap等。
WeakReference
虚引用PhantomReference
虚引用，该引用必须和引用队列(ReferenceQueue)一起使用，一般用于实现追踪垃圾收集器的回收动作，比如在对象被回收的时候，会调用该对象的finalize方法，在使用虚引用可以实现该动作，也更加安全。
Object obj = new Object(); ReferenceQueue
ReferenceQueue
该队列作为引用中的一员，可以和上述三种引用类型组合使用，该队列的作用是：创建Reference时，将Queue注册到Reference中，当该Reference所引用的对象被垃圾收集器回收时，会将该Reference放到该队列中，相当于一种通知机制。
示例 Demo1：
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); WeakReference reference = new WeakReference(new Object(), queue); System.out.println(reference); System.gc(); Reference reference1 = queue.remove(); System.out.println(reference1);
源码分析
Reference和ReferenceQueue
Reference内部有几个比较重要的属性
// 用于保存对象的引用，GC会根据不同Reference来特别对待
private T referent;
// 如果需要通知机制，则保存的对对应的队列
ReferenceQueue queue;
/* 这个用于实现一个单向循环链表，用以将保存需要由ReferenceHandler处理的引用 */
Reference next;
static private class Lock { };
// 锁，用于同步pending队列的进队和出队
private static Lock lock = new Lock();
// 此属性保存一个PENDING的队列，配合上述next一起使用
private static Reference pending = null;状态图
内部类ReferenceHandler
referencehandler作为reference的静态内部类，用于实现将pending队列里面的reference实例依次添加到不同的referencequeue中（取决于reference里面的queue）。该pending的元素由gc负责加入。
注：这里对pending队列进行加锁，个人认为是因为gc线程可能和referencehandler所在的线程并发执行，如gc采用cms并发收集的时候。
如下代码所示
// 此线程在静态块中启动，即一旦使用了Reference，则会启动该线程
private static class ReferenceHandler extends Thread {
public void run() {
for (;;) {
Reference r;
synchronized (lock) {
if (pending != null) {
r = pending;
Reference rn = r.next;
// 从pending中取下一个元素，如果后继为空，则next指向自身 pending = (rn == r) ? null : rn;
r.next = r;
} else {
try {
// 没有则等待，后续加入元素会调用lock.notify唤醒
lock.wait();
} catch (InterruptedException x) { }
continue;
}
}
// ...
ReferenceQueue q = r.queue;
// 如果该Reference注册了对应的Queue，则加入到该Queue中
if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r);
}
}
}ReferenceQueue属性
// 用于标识没有注册Queue
static ReferenceQueue NULL = new Null();
// 用于标识已经处于对应的Queue中
static ReferenceQueue ENQUEUED = new Null();
static private class Lock { };
/* 互斥锁，用于同步ReferenceHandler的enqueue和用户线程操作的remove和poll出队操作 */
private Lock lock = new Lock();
// 队列
private volatile Reference head = null;
// 队列中的元素个数
private long queueLength = 0;ReferenceQueue.enqueue
只会通过Reference里要调用该方法，用于将Reference放入到当前队列中
boolean enqueue(Reference r) { synchronized (r) { // 判断是否已经入队了
if (r.queue == ENQUEUED) return false; synchronized (lock) {
r.queue = ENQUEUED; // 单向循环
r.next = (head == null) ? r : head;
head = r;
queueLength++; if (r instanceof FinalReference) {
sun.misc.VM.addFinalRefCount(1);
} // 通知当前挂起的线程（调用remove时有可能会挂起）
lock.notifyAll(); return true;
}
}
}ReferenceQueue.remove
public Reference remove(long timeout) throws IllegalArgumentException, InterruptedException
{ if (timeout < 0) { throw new IllegalArgumentException("Negative timeout value");
} synchronized (lock) { // 从队列中取出一个元素
Reference r = reallyPoll(); // 如果不为空，则直接返回
if (r != null) return r; for (;;) { // 否则等待，由enqueue时notify唤醒
lock.wait(timeout);
r = reallyPoll(); if (r != null) return r; if (timeout != 0) return null;
}
}
}具体执行流程
以上述示例Demo1作为分析
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// 创建一个引用队列 ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); // 创建虚引用，此时状态为Active，并且Reference.pending为空，当前Reference.queue = 上面创建的queue，并且next=null WeakReference reference = new WeakReference(new Object(), queue); System.out.println(reference); // 当GC执行后，由于是虚引用，所以回收该object对象，并且置于pending上，此时reference的状态为PENDING System.gc(); /* ReferenceHandler从pending中取下该元素，并且将该元素放入到queue中，此时Reference状态为ENQUEUED，Reference.queue = ReferenceENQUEUED */ /* 当从queue里面取出该元素，则变为INACTIVE，Reference.queue = Reference.NULL */ Reference reference1 = queue.remove(); System.out.println(reference1);
