java四種引用及在LeakCanery中應用

java四種引用及在LeakCanery中應用
java 四種引用
Java4種引用的級別由高到低依次爲：

StrongReference > SoftReference > WeakReference > PhantomReference

StrongReference
String tag = new String("T");

此處的 tag 引用就稱之爲強引用。而強引用有以下特徵：

強引用可以直接訪問目標對象。
強引用所指向的對象在任何時候都不會被系統回收。
強引用可能導致內存泄漏。
我們要討論的其它三種Reference較之於強引用而言都屬於“弱引用”，也就是他們所引用的對象只要沒有強引用，就會根據條件被JVM的垃圾回收器所回收，它們被回收的時機以及用法各不相同。下面分別來進行討論。
SoftReference
軟引用有以下特徵：
軟引用使用 get() 方法取得對象的強引用從而訪問目標對象。
軟引用所指向的對象按照 JVM 的使用情況（Heap 內存是否臨近閾值）來決定是否回收。
軟引用可以避免 Heap 內存不足所導致的異常。
當垃圾回收器決定對其回收時，會先清空它的 SoftReference，也就是說 SoftReference 的 get() 方法將會返回 null，然後再調用對象的 finalize() 方法，並在下一輪 GC 中對其真正進行回收。
WeakReference
WeakReference 是弱於 SoftReference 的引用類型。弱引用的特性和基本與軟引用相似，區別就在於弱引用所指向的對象只要進行系統垃圾回收，不管內存使用情況如何，永遠對其進行回收（get() 方法返回 null）。

弱引用有以下特徵：

弱引用使用 get() 方法取得對象的強引用從而訪問目標對象。
一旦系統內存回收，無論內存是否緊張，弱引用指向的對象都會被回收。
弱引用也可以避免 Heap 內存不足所導致的異常。
PhantomReference（虛引用）
PhantomReference 是所有“弱引用”中最弱的引用類型。不同於軟引用和弱引用，虛引用無法通過get()方法來取得目標對象的強引用從而使用目標對象，觀察源碼可以發現 get() 被重寫爲永遠返回 null。

虛引用有以下特徵：

虛引用永遠無法使用 get() 方法取得對象的強引用從而訪問目標對象。
虛引用所指向的對象在被系統內存回收前，虛引用自身會被放入 ReferenceQueue 對象中從而跟蹤對象垃圾回收。
虛引用不會根據內存情況自動回收目標對象。
虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用
Reference與ReferenceQueue 使用demo
定義一個對象Brain

public class Brain {

public int mIndex;
// 佔用較多內存，當系統內存不足時，會自動進行回收
private byte []mem;

public Brain(int index) {
    mIndex = index;
    mem = new byte[1024 * 1024];
}

@Override
protected void finalize() throws Throwable {
    super.finalize();
    LogUtils.e("Brain", "finalize + index=" + mIndex);
}

}
創建Reference並添加到RefrenceQueue中

// 定義幾個成員變量
ReferenceQueue mWeakQueue = new ReferenceQueue<>();
ReferenceQueue mPhQueue = new ReferenceQueue<>();

List> mWeakList = new ArrayList<>();
List> mPhList = new ArrayList<>();

// 開啓守護線程用於檢測ReferenceQue中是否有對象被添加
private void startDemoThread() {

Thread threadWeak = new Thread(() -> {
        try {
            int cnt = 0;
            WeakReference<Brain> k;
            // remove 方法爲阻塞式的， 而poll方法不是
            while((k = (WeakReference) mWeakQueue.remove()) != null) {
                LogUtils.e(TAG, "回收了WeakReference指向對象， : cnt=" + (cnt++) + " wf=" + k);
            }
        } catch(InterruptedException e) {
            //結束循環
        }
    }, "MainActivityWeak");
    threadWeak.setDaemon(true);
    threadWeak.start();

    Thread threadPh = new Thread(() -> {
        try {
            int cnt = 0;
            PhantomReference<Brain> k;
            while((k = (PhantomReference) mPhQueue.remove()) != null) {
                LogUtils.e(TAG, "回收了PhantomReference指向對象， cnt=" + (cnt++) + "   pr=" + k);
            }
        } catch(InterruptedException e) {
            //結束循環
        }
    }, "MainActivityPhantom");
    threadPh.setDaemon(true);
    threadPh.start();

}

// 注意創建的Reference對象需要暫存起來（實測中，如果Reference被回收是不會被添加到ReferenceQueue中的）
private void test() {

for (int i=0; i<1000; i++) {
                Brain src1 = new Brain(i);
                Brain src2 = new Brain(100000 + i);
                // 將Reference註冊到RefrenceQueue中
                WeakReference<Brain> weakReference = new WeakReference<Brain>(src1, mWeakQueue);
                mWeakList.add(weakReference);
                
                //將Reference註冊到RefrenceQueue中
                PhantomReference<Brain> phantomReference = new PhantomReference<>(src2, mPhQueue);
                mPhList.add(phantomReference);

                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

}

結果打印：

2019-01-29 19:22:27.499 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=0 wf=java.lang.ref.WeakReference@e1f904c
2019-01-29 19:22:27.499 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=1 wf=java.lang.ref.WeakReference@82fc895
2019-01-29 19:22:27.500 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=2 wf=java.lang.ref.WeakReference@3b3fdaa
2019-01-29 19:22:27.500 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=3 wf=java.lang.ref.WeakReference@668fd9b
2019-01-29 19:22:27.501 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=0
2019-01-29 19:22:27.501 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100000
2019-01-29 19:22:27.502 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=4 wf=java.lang.ref.WeakReference@8db6538
2019-01-29 19:22:27.502 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=5 wf=java.lang.ref.WeakReference@f915911
2019-01-29 19:22:27.503 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=1
2019-01-29 19:22:27.503 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100001
2019-01-29 19:22:27.504 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=2
2019-01-29 19:22:27.505 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100002
2019-01-29 19:22:27.507 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=3
2019-01-29 19:22:27.507 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100003
2019-01-29 19:22:27.507 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=4
2019-01-29 19:22:27.508 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100004
2019-01-29 19:22:27.508 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=5
2019-01-29 19:22:27.509 9283-9292/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_Brain: finalize + index=100005
2019-01-29 19:22:27.629 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=0 pr=null
2019-01-29 19:22:27.629 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=1 pr=null
2019-01-29 19:22:27.629 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=6 wf=java.lang.ref.WeakReference@e2c4a76
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=2 pr=null
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=7 wf=java.lang.ref.WeakReference@4cfd877
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=3 pr=null
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=4 pr=null
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=8 wf=java.lang.ref.WeakReference@37d9ce4
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9309/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了PhantomReference: cnt=5 pr=null
2019-01-29 19:22:27.630 9283-9308/com.selftest.test.testapp3 E/IFLY_SDK_MainActivity: 回收了WeakReference: cnt=9 wf=java.lang.ref.WeakReference@ea1754d
結果分析：

當對象被回收後，持有他的引用WeakReference/PhantomReference會被放入ReferenceQueue中
WeakReference在原始對象回收之前被放入ReferenceQueue中，而PhantomReference是在回收之後放入ReferenceQueue中
WeakReference在Leakcanery中的應用
LeakCanery是Android檢測內存泄漏的工具，可以檢測到Activity/Fragment存在的內存泄漏。

檢測原理：

在Application中註冊監聽所有Activity生命週期的listener，registerActivityLifecycleCallbacks。
//ActivityRefWatcher 中的代碼
public void watchActivities() {

// Make sure you don't get installed twice.
stopWatchingActivities();
application.registerActivityLifecycleCallbacks(lifecycleCallbacks);

}

public void stopWatchingActivities() {

application.unregisterActivityLifecycleCallbacks(lifecycleCallbacks);

}
當Activity的onDestroy被調用時，生成一個uuid，標記這個Activity的WeakReference。
創建一個弱引用，並與一個跟蹤所有activit回收的ReferenceQueue相關聯。(放入一個map中，key : uuid, value：weakReference)
private final Application.ActivityLifecycleCallbacks lifecycleCallbacks =

  new ActivityLifecycleCallbacksAdapter() {
    @Override public void onActivityDestroyed(Activity activity) {
      refWatcher.watch(activity);
    }
  };

具體的watch執行如下：

public void watch(Object watchedReference, String referenceName) {

if (this == DISABLED) {
  return;
}
checkNotNull(watchedReference, "watchedReference");
checkNotNull(referenceName, "referenceName");
final long watchStartNanoTime = System.nanoTime();
String key = UUID.randomUUID().toString();
retainedKeys.add(key);
final KeyedWeakReference reference =
    new KeyedWeakReference(watchedReference, key, referenceName, queue);

ensureGoneAsync(watchStartNanoTime, reference);

}
ensureGoneAsync執行如下：

// watchExecutor 在一定時間後檢查被註冊的WeakReference有沒有被添加到ReferenceQueue中
private void ensureGoneAsync(final long watchStartNanoTime, final KeyedWeakReference reference) {

watchExecutor.execute(new Retryable() {
  @Override public Retryable.Result run() {
    return ensureGone(reference, watchStartNanoTime);
  }
});

}
在onDestry被調用後若干秒執行如下操作：到ReferenceQueue中去取這個Activity，如果能夠取到說明這個Activity被正常回收了。如果無法回收，觸發GC，再去RerenceQueue中取如果還是無法取到，說明Activity沒有被系統回收，可能存在內存泄漏。
真正核心的代碼如下：
long gcStartNanoTime = System.nanoTime();

long watchDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(gcStartNanoTime - watchStartNanoTime);

// 如果ReferenceQue中有activity的弱引用，則將retainedKeys中的uuid移除
removeWeaklyReachableReferences();

if (debuggerControl.isDebuggerAttached()) {
  // The debugger can create false leaks.
  return RETRY;
}

// 如果activity對應的uuid已經被移除，說明activity已經被回收，無內存泄漏
if (gone(reference)) {
  return DONE;
}

// 觸發gc，進行垃圾回收
gcTrigger.runGc();
removeWeaklyReachableReferences();

// 如果uuid還沒有被移除，說明activiy存在內存泄漏，需要dump內存，進行分析
if (!gone(reference)) {
  long startDumpHeap = System.nanoTime();
  long gcDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(startDumpHeap - gcStartNanoTime);

  File heapDumpFile = heapDumper.dumpHeap();
  if (heapDumpFile == RETRY_LATER) {
    // Could not dump the heap.
    return RETRY;
  }
  long heapDumpDurationMs = NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startDumpHeap);

  HeapDump heapDump = heapDumpBuilder.heapDumpFile(heapDumpFile).referenceKey(reference.key)
      .referenceName(reference.name)
      .watchDurationMs(watchDurationMs)
      .gcDurationMs(gcDurationMs)
      .heapDumpDurationMs(heapDumpDurationMs)
      .build();

  heapdumpListener.analyze(heapDump);
}
return DONE;

}
HeapDump dump內存和分析的過程這裏就不細說。

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原文地址https://www.cnblogs.com/NeilZhang/p/11441402.html

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