Пакет java.lang.ref

Предоставляет классы объектов-ссылок, которые поддерживают ограниченное взаимодействие с сборщиком мусора. Программа может использовать объект ссылки для поддержания ссылки на другой объект таким образом, что последний объект всё ещё может быть удалён сборщиком. Программа также может организовать уведомление о событиях через некоторое время после того, как сборщик определит, что достижимость данного объекта изменилась.

Объекты-ссылки

Объект-ссылка encapsulates ссылку на другой объект, чтобы сама ссылка могла быть проверена и изменена как любой другой объект. Предоставляются три типа объектов-ссылок, каждый из которых слабее предыдущего: мягкие, слабые и фантомные. Каждый тип соответствует разному уровню достижимости, как определено ниже. Мягкие ссылки предназначены для реализации кэшей, чувствительных к памяти; слабые ссылки — для реализации канонизирующих отображений, которые не препятствуют удалению их ключей (или значений); фантомные ссылки — для планирования действий по очистке после смерти объекта. Действия по очистке после смерти также могут быть зарегистрированы и управляемы Cleaner.

Каждый тип объектов-ссылок реализуется подклассом абстрактного базового класса Reference. Экземпляр одного из этих подклассов encapsulates единственную ссылку на конкретный объект, называемый referent. Каждый объект-ссылка предоставляет методы для получения и удаления ссылки. Помимо операции удаления, объекты-ссылки неизменны, поэтому предоставлена ни одна set операция. Программа может дополнительно создать подклассы этих подклассов, добавив необходимые поля и методы, или может использовать эти подклассы без изменений.

Достижимость

Достижимый объект — это любой объект, к которому можно получить доступ в любом потенциальном продолжении вычисления от любого активного потока (как указано в JLS 12.6.1).

От самого сильного к самому слабому, разные уровни достижимости отражают жизненный цикл объекта. Они операционально определены следующим образом:

• Объект является строго достижимым, если он достижим и если к нему можно получить доступ без перехода через referent объекта-ссылки.
• Объект является мягко достижимым, если он не строго достижим, но к нему можно получить доступ, перейдя по мягкой ссылке.
• Объект является слабо достижимым, если он не строго и не мягко достижим, но к нему можно получить доступ, перейдя по слабой ссылке. Когда слабые ссылки на слабо достижимый объект удаляются, объект становится пригодным для окончательной обработки.
• Объект является фантомно достижимым, если он не строго, не мягко и не слабо достижим, он был окончательно обработан, и на него ссылается какая-то фантомная ссылка.
• Наконец, объект является недоступным и, следовательно, пригодным для освобождения, когда он недостижим ни одним из вышеперечисленных способов.

Уведомление

Программа может запросить уведомление о изменениях в достижимости объекта, зарегистрировав соответствующий объект ссылки с помощью ReferenceQueue. Это делается путем предоставления очереди ссылок в качестве аргумента конструктора при создании объекта-ссылки. Через некоторое время после того, как сборщик мусора определит, что достижимость referent изменилась в соответствии с типом ссылки, он удалит ссылку и добавит её в ассоциированную очередь. В этот момент ссылка считается записанной в очередь. Программа узнает об изменении достижимости referent, когда соответствующая ссылка станет доступна в очереди. Программа может удалять ссылки из очереди (то есть выдавать их из очереди) с помощью методов ReferenceQueue.poll() или ReferenceQueue.remove(). Дополнительные данные, необходимые для ответа на изменение достижимости referent, могут быть сохранены в полях пользовательского подкласса ссылки и доступны при возвращении ссылки из очереди.

Связь между зарегистрированным объектом-ссылкой и его очередью односторонняя. То есть, очередь не отслеживает ссылки, которые с ней зарегистрированы. Если зарегистрированная ссылка сама становится недостижимой, то она никогда не будет записана в очередь. Программа отвечает за обеспечение того, чтобы объекты-ссылки оставались доступными до тех пор, пока программа заинтересована в их referent.

Хотя некоторые программы предпочтут посвятить поток удалению объектов-ссылок из одной или нескольких очередей и их обработке, это никоим образом не обязательно. Тактика, которая часто работает хорошо, заключается в проверке очереди ссылок в ходе выполнения какой-либо другой довольно частой операции. Например, хеш-таблица, использующая слабые ссылки для реализации слабых ключей, может опросить свою очередь ссылок каждый раз, когда к таблице обращаются. Так работает класс WeakHashMap. Поскольку метод ReferenceQueue.poll просто проверяет внутреннюю структуру данных, эта проверка добавит небольшую нагрузку к методам доступа к хеш-таблице.

Свойства согласованности памяти

Некоторые взаимодействия между ссылками, очередями ссылок и сборщиком мусора образуют отношения happens-before:

• Действия в потоке до вызова Reference.reachabilityFence(x) happens-before удаления сборщиком мусора любой ссылки на x.
• Удаление ссылки сборщиком мусора happens-before запись ссылки в очередь сборщиком мусора.
• Запись ссылки в очередь (сборщиком мусора или успешным вызовом Reference.enqueue()) happens-before извлечение ссылки из очереди (выдача из очереди).
• Выдача ссылки на зарегистрированный объект потоком Cleaner happens-before запуск потоком Cleaner действия очистки для этого объекта.

Указанная цепочка happens-before обеспечивает, что действия в потоке до Reference.reachabilityFence(x) happens-before код очистки для x выполняется в потоке Cleaner. В частности, изменения состояния x, произведённые до reachabilityFence(x), будут видны коду очистки, выполняющемуся в потоке Cleaner, без дополнительной синхронизации. См. JLS 17.4.5.

Взаимодействие между ссылками, финализаторами и сборщиком мусора также образует отношение happens-before:

• Действия в потоке до вызова Reference.reachabilityFence(x) happens-before выполнение финализатора для x потоком финализатора.

Это гарантирует, что действия в потоке до Reference.reachabilityFence(x) happens-before код очистки для x выполняется в потоке финализатора. В частности, изменения состояния x, произведённые до reachabilityFence(x), будут видны коду очистки, выполняющемуся в потоке финализатора, без дополнительной синхронизации. См. JLS 17.4.5.