虛引用的使用場景有哪些？

虛引用的一些主要使用場景和特點:

1. 跟蹤物件被垃圾回收的狀態
2. 管理堆外記憶體
3. 除錯和分析

跟蹤物件被垃圾回收的狀態

虛引用的主要用途是跟蹤物件何時被垃圾回收。當一個物件僅被虛引用引用時,在下一次垃圾回收時,這個物件會被回收,而虛引用會被加入到其關聯的引用佇列中。

ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> reference = new PhantomReference<>(new Object(), queue);

// 等待物件被回收
Reference<?> polledRef = queue.poll();
if (polledRef != null) {
    System.out.println("Object has been collected.");
}

管理堆外記憶體

虛引用常用於管理堆外記憶體(Direct Memory)。例如,在NIO中的DirectByteBuffer使用虛引用來管理堆外記憶體的釋放。

public class DirectMemoryManager {
    private static final ReferenceQueue<Object> QUEUE = new ReferenceQueue<>();

    static class DirectMemoryReference extends PhantomReference<Object> {
        private final long address;

        DirectMemoryReference(Object referent, long address) {
            super(referent, QUEUE);
            this.address = address;
        }

        void cleanUp() {
            // 釋放堆外記憶體
            unsafe.freeMemory(address);
        }
    }

    public static void allocateMemory(Object owner, long size) {
        long address = unsafe.allocateMemory(size);
        new DirectMemoryReference(owner, address);
    }

    public static void processQueue() {
        DirectMemoryReference ref;
        while ((ref = (DirectMemoryReference)QUEUE.poll()) != null) {
            ref.cleanUp();
            ref.clear();
        }
    }
}

除錯和分析

虛引用可以用於除錯記憶體洩漏或分析物件生命週期,因為它們允許你在不影響物件正常垃圾回收的情況下跟蹤物件。