本栏是博主根据如题教材进行Java进阶时所记的笔记，包括对原著的概括、理解，教材代码的报错和运行情况。十分建议看过原著遇到费解地方再来参考或与博主讨论。致敬作者Joshua Bloch跟以杨春花为首的译者团队，以及为我提供可参考博文的博主们。

消除过期对象引用

相较C或者C艹这种需要手动回收资源的语音，Java的GC(Gabage Collector)帮我们偷了个大懒，对象用完之后会被GC自动回收。但这并不意味着不需要我们考虑内存管理的事情了。请看一个内存泄漏的例子，下面代码通过将栈内引用置空，防止内存泄漏，避免对性能产生影响。

public class MemoryLeakTest {
    private Object [] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public MemoryLeakTest(){
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(Object obj){
        ensureCapacity();
        elements[size++] = obj;;
    }
    @Deprecated
    public Object badPop(){
        if (size == 0){
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elements[--size];
    }

    private void ensureCapacity(){
        if (elements.length == size){
            elements = Arrays.copyOf(elements , 2*size + 1);
        }
    }
}

这一段程序虽然没有明显错误，但是却隐藏着一个问题：如果这个栈先增长后收缩，那么从栈中弹出来的对象不会被当作辣鸡处理，就算使用栈的程序不再引用这些对象也是如此。

额，也顺便科普一下为啥内存泄漏。

内存泄漏

例如常见的Object obj = new Object(); obj就是一个强引用，当这个引用存在时JVM直到内存耗尽都不会回收，因为new出来的Object类的实例处于“可到达”状态，也就是能够通过引用找到它。所以一般需要obj = null;，消除掉这个“可到达”的引用，才会被GC顺利回收。

再如链表，销毁普通链表操作时，只需要将root元素置空(root = null;)即可，因为每个元素都保存了对下一个元素的引用，而下一个元素也只能通过上一个元素找到它。因此root置空后，root元素“无法到达”，被销毁；紧接着root连接着的元素由于root被销毁，指向它的引用消失，于是也会被GC回收，以此循环，最后将整条链表全部回收掉。

上面代码段中，栈内部维护着对这些对象的过期引用(obsolete reference)，即永远也不会再被解除的引用。由于pop方法中元素出栈之后，栈内原位置的元素仍然存在（因为用的是数组，元素出栈后，出栈元素原来的位置其实仍然留有其引用）。过期引用指的是下标大于size的那一部分元素。

Java这种支持辣鸡回收的语言，内存泄漏（或称“无意识的对象保持”？）往往比较隐蔽，如果某对象被无意识地保存起来，那么GC就不会处理这个对象，也同样不会处理被这个对象所引用的其他对象。因此即使只有少量几个对象被无意识地保存下来，也会造成很多对象令GC无法处理，对性能造成巨大的潜在隐患。

对应措施

先展示如何改正上面代码中的错误情况。改正措施非常简单，只需这样

@Deprecated
    public Object badPop(){
        if (size == 0){
            throw new EmptyStackException();
        }
        return elements[--size];
    }

    public Object pop(){
        if (size == 0){
            throw new EmptyStackException();
        }
        Object result = elements[--size];
        //解除对过期对象的引用，防止内存泄漏
        elements[size] = null;
        return result;
    }

每次pop()时对应元素出栈后，将栈内引用去掉就好(elements[size] = null;)

这样做的另一个好处是，可以防止使用其他对象时不小心使用到了这个本应被抛弃的对象，出现这种情况时会立即抛出空指针，而不是等我们注意到结果和预期不一致，再去辛苦地debug

需要注意的是，我们并不需要过分地小心，而对每个对象使用结束后都把它置空，这会把代码搞得很乱。清空过时对象引用应该是一种例外，而不是规范。消除过时对象引用的最好方式是让包含该对象的变量结束生命周期，只要变量声明的作用域范围设计得当，这种情况就会自然而然地发生。

那么什么时候需要考虑使用置空引用来防止内存泄漏？

1.类自己管理内存

分析{@link MemoryLeakTest}中造成内存泄漏的原因，该类选择使用Stack自己管理内存，存储池包含了elements数组（对象引用单元，而不是对象本身，类比c语言指针）的元素，而不是对象本身，数组中，下标号小于size的元素有效，而大于的则无效。但是GC并不知道这一点，它把整个数组的元素全部等同对待。这时候，需要程序员将这种情况告诉GC，即手动置空数组元素。

于是导出了情形1：

类自己管理内存时，程序员应当警惕内存泄漏。元素被释放掉时，该元素中的任何对象引用都要释放掉。

2.缓存

对象被放到缓存中后，很容易被忘掉。解决的办法是确定它何时才不再有意义，这时候就把它的对象引用清掉。根据具体情况有不同的解决方案：

只要在缓存之外存在对某个项的键的引用，该项就有意义；如果没有存在对某个项的键的引用，该项就没有意义。这时使用WeakHashMap来代表缓存，在外部手动取消对其引用，让GC自动将其回收
通过LinkedHashMap自带的removeEldestEntry实现在添加新条目时顺便清理

3.监听器等回调

Android中这种情况非常常见，因为网络通信时需要时间的，经常会有数据没返回回来，用户就点了返回把界面finish掉，而由于未与负责数据返回结果的监听器解除绑定，最后弹出空指针。这种情况可以考虑对监听器使用弱引用，也可以使用RxJava等设计好的工具，这里一并省略。

解决方案举例

假设我们需要在类中构建一个简单缓存以维护要缓存的对象，由于{@link WeakHashMap}的设计，“An entry in a WeakHashMap will automatically be removed when its key is no longer in ordinary use.”如果我们明确地知道什么时候不会再用到某一缓存内的对象，而且还知道这个对象所对的键(KEY)，就可以使用Weak Preference代替缓存，那么我们可以在缓存之外手动取消该键的使用，这样就可以使它被自动回收。

但是，更多情况下什么时候不再使用某一元素是很难确定的，随着时间推移，缓存中的内容会变得越来越没价值，这种情况应该新开一个后台线程(Timer或者ScheduledThreadPoolExecutor),时不时清理掉没用的项，或者在给缓存添加新条目时顺便清理。

解决方案一

LinkedHashMap.removeEldestEntry(Map.Entry)会在新元素加入时，由LinkedHashMap.afterNodeInsertion(boolean)调用，默认返回false不令原有最老的元素被移除，我们可以通过重写这个方法，进而消除对过时对象的引用防止内存泄漏。

*注：具体如何重写方式也有很多，这里removeEldestEntry其实是借鉴了LRU(最近最少使用)的思想，其他还有很多其他思路，比如FIFO(先进先出)，NRU(非最近使用)等.如果学《操作系统》会有讲到，感兴趣也可以搜一搜

解决方案二：

这种常见的情况当然不会逃过JDK设计者大佬们的法眼，{@link WeakHashMap#expungeStaleEntries()}就是专门负责这个的，它去掉引用队列中所有失效的引用，并删除关联的映射，用引用队列代替周期性的对全部元素扫描，大多数Map操作会用到它。

public class SocketCache extends LinkedHashMap {

    /**
     * 配合{@link SocketCache}的user类
     */
    private class User {private String username;}

    private SocketCache(){}

    private static final SocketCache INSTANCE = new SocketCache();

    private static final Map<Socket,User> m = new WeakHashMap<Socket,User>();

    public static SocketCache getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

    public void setUser(Socket s, User u) {
        m.put(s, u);
    }
    public User getUser(Socket s) {
        return m.get(s);
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        // 重写该方法以判断是否处理最老元素，
        // 比如 return size() > maxCapacity
        return super.removeEldestEntry(eldest);
    }
}

全代码git地址：点我点我

《Effective Java》学习笔记7 Eliminate obsolete object references