AWS-用于在 AWS 上进行构建的工具

• 我们可以用ByteBuffer的allocateDirect方法，申请一块堆外内存创建一个DirectByteBuffer对象，然后利用它去操作堆外内存。这些申请完的堆外内存，我们可以回收吗？可以的话是通过什么样的机制回收的？
• 大家应该都知道WeakHashMap可以用来实现内存相对敏感的本地缓存，为什么WeakHashMap合适这种业务场景，其内部实现会做什么特殊处理呢？

GC可到达性与JDK中Reference类型

上面提到的两个问题，其答案都在JDK的Reference里面。JDK早期版本中并没有Reference相关的类，这导致对象被GC回收后如果想做一些额外的清理工作(比如socket、堆外内存等)是无法实现的，同样如果想要根据堆内存的实际使用情况决定要不要去清理一些内存敏感的对象也是法实现的。为此JDK1.2中引入的Reference相关的类，即今天要介绍的Reference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference，还有与之相关的Cleaner、ReferenceQueue、ReferenceHandler等。与Reference相关核心类基本都在java.lang.ref包下面。其类关系如下:

其中，SoftReference代表软引用对象，垃圾回收器会根据内存需求酌情回收软引用指向的对象。普通的GC并不会回收软引用，只有在即将OOM的时候(也就是最后一次Full GC)如果被引用的对象只有SoftReference指向的引用，才会回收。WeakReference代表弱引用对象，当发生GC时，如果被引用的对象只有WeakReference指向的引用，就会被回收。PhantomReference代表虚引用对象(也有叫幻象引用的，个人认为还是虚引用更加贴切)，其是一种特殊的引用类型，不能通过虚引用获取到其关联的对象，但当GC时如果其引用的对象被回收，这个事件程序可以感知，这样我们可以做相应的处理。最后就是最常见强引用对象，也就是通常我们new出来的对象。在继续介绍Reference相关类的源码前，先来简单的看一下GC如何决定一个对象是否可被回收。其基本思路是从GC Root开始向下搜索，如果对象与GC Root之间存在引用链，则对象是可达的，GC会根据是否可到达与可到达性决定对象是否可以被回收。而对象的可达性与引用类型密切相关，对象的可到达性可分为5种。

• 强可到达，如果从GC Root搜索后，发现对象与GC Root之间存在强引用链则为强可到达。强引用链即有强引用对象，引用了该对象。
• 软可到达，如果从GC Root搜索后，发现对象与GC Root之间不存在强引用链，但存在软引用链，则为软可到达。软引用链即有软引用对象，引用了该对象。
• 弱可到达，如果从GC Root搜索后，发现对象与GC Root之间不存在强引用链与软引用链，但有弱引用链，则为弱可到达。弱引用链即有弱引用对象，引用了该对象。
• 虚可到达，如果从GC Root搜索后，发现对象与GC Root之间只存在虚引用链则为虚可到达。虚引用链即有虚引用对象，引用了该对象。
• 不可达，如果从GC Root搜索后，找不到对象与GC Root之间的引用链，则为不可到达。

Reference核心处理流程

JVM在GC时如果当前对象只被Reference对象引用，JVM会根据Reference具体类型与堆内存的使用情况决定是否把对应的Reference对象加入到一个由Reference构成的pending链表上，如果能加入pending链表JVM同时会通知ReferenceHandler线程进行处理。ReferenceHandler线程是在Reference类被初始化时调用的，其是一个守护进程并且拥有最高的优先级。Reference类静态初始化块代码如下:

而ReferenceHandler线程内部的run方法会不断地从Reference构成的pending链表上获取Reference对象，如果能获取则根据Reference的具体类型进行不同的处理，不能则调用wait方法等待GC回收对象处理pending链表的通知。ReferenceHandler线程run方法源码:

可以看到Cleaner的实现还是比较简单，Cleaner实现为PhantomReference类型的引用。当JVM GC时如果发现当前处理的对象只被PhantomReference类型对象引用，同之前说的一样其会将该Reference加pending-Reference链中上，只是ReferenceHandler线程在处理时如果PhantomReference类型实际类型又是Cleaner的话。其就是调用Cleaner.clean方法做清理逻辑处理。Cleaner实际是DirectByteBuffer分配的堆外内存收回的实现，具体见下面的分析。

DirectByteBuffer堆外内存回收与WeakHashMap敏感内存回收

终于找到了分配给DirectByteBuffer堆外内存是如何回收的的答案。再总结一下，创建DirectByteBuffer对象时会创建一个Cleaner对象，Cleaner对象持有了DirectByteBuffer对象的引用。当JVM在GC时，如果发现DirectByteBuffer被地方法没被引用啦，JVM会将其对应的Cleaner加入到pending-reference链表中，同时通知ReferenceHandler线程处理，ReferenceHandler收到通知后，会调用Cleaner#clean方法，而对于DirectByteBuffer创建的Cleaner对象其clean方法内部会调用unsafe.freeMemory释放堆外内存。最终达到了DirectByteBuffer对象被GC回收其对应的堆外内存也被回收的目的。

---

转载请注明来源，欢迎对文章中的引用来源进行考证，欢迎指出任何有错误或不够清晰的表达。可以在下面评论区评论，也可以邮件至 wshten@gmail.com