Java和ABAP中的几种引用类型的分析和比较

摘要：当包裹在虚引用实例中的对象引用被垃圾回收器删除时，虚引用实例本身会自动被插入我之前指定到虚引用构造函数输入参数的那个队列中去。

Java编程语言中几种不同的引用类型是面试时经常容易被问到的问题：强引用，软引用，弱引用，虚引用。

其实除了Java之外，某些 其他编程语言也有类似概念，比如ABAP。今天我们就来比较一下。

根据ABAP帮助文档，我们可以把某个对象的引用包在一个Weak Reference的实例里。ABAP的Weak Reference实例通过类CL_ABAP_WEAK_REFERENCE实现。

看下面的例子：首先我在堆上创建了一个新的LCL_PERSON实例，然后包到一个ABAP weak reference里。

lo_person = NEW lcl_person( "Jerry" ).

lo_weak = NEW cl_abap_weak_reference( lo_person ).

稍后，我们想拿到被包裹的lo_person引用时，使用weak reference提供的get方法。见下图示例：

lo_person = CAST lcl_person( lo_weak->get( ) ).

引用lo_person什么时候会变成initial呢？如果当ABAP垃圾回收器(Garbage Collector)开始工作时，已经没有任何引用再指向lo_person, 则lo_person会变成initial。

看下面这个例子加深理解。

REPORT ztest.

PARAMETERS: clear TYPE char1 as CHECKBOX DEFAULT abap_true,

gc TYPE char1 as CHECKBOX DEFAULT abap_true.

CLASS lcl_person DEFINITION.

PUBLIC SECTION.

DATA: mv_name TYPE string.

METHODS: constructor IMPORTING !iv_name TYPE string.

ENDCLASS.

CLASS lcl_person IMPLEMENTATION.

METHOD: constructor.

me->mv_name = iv_name.

ENDMETHOD.

ENDCLASS.

START-OF-SELECTION.

DATA: lo_person TYPE REF TO lcl_person,

lo_weak TYPE REF TO cl_abap_weak_reference.

lo_person = NEW lcl_person( "Jerry" ).

lo_weak = NEW cl_abap_weak_reference( lo_person ).

IF clear = abap_true.

CLEAR: lo_person.

ENDIF.

IF gc = abap_true.

cl_abap_memory_utilities=>do_garbage_collection( ).

ENDIF.

lo_person = CAST lcl_person( lo_weak->get( ) ).

IF lo_person IS INITIAL.

WRITE: / "reference not available".

ELSE.

WRITE: / "reference still available".

ENDIF.

这个report有两个开关，如下图。第一个开关控制lo_person这个引用是否被关键字CLEAR显式地置为INITIAL, 第二个开关决定是否在代码中显式地调用ABAP垃圾回收器。

这两个开关的打开和关闭状态，一共有4种组合。

在第一种情况下，通过关键字CLEAR清除了lo_person的引用，从ABAP的内存检查器(事务码s_memory_inspector)能发现，lo_person现在已经不指向任何内存中的对象了。

对于其他三种情况，LCL_PERSON的实例都不会被ABAP垃圾回收器清除：

Java中的weak reference表现行为和ABAP一致。

我把上面的ABAP测试代码用Java程序重新写一遍：

import java.lang.ref.WeakReference;

class Person {

    private String mName;

    public Person(String name) {

        this.mName = name;

    }

    public String getName() {

        return this.mName;

    }

}

public class WeakReferenceTest {

    public static void check(Person person) {

        if (person == null) {

            System.out.println("Reference invalid");

        }

        else {

            System.out.println("Reference still available");

        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Person jerry = null;

        WeakReference person = new WeakReference(new Person(
                "Jerry"));

        jerry = new Person("Ben");

        // if you comment out this line, Reference will be available

        System.gc();

        Person restore = person.get();

        check(restore);

    }

}

在我目前使用的ABAP Netweaver 750 SP4系统中，ABAP软应用尚未实现，

在系统里只有个空的CL_ABAP_SOFT_REFERENCE, 其描述信息写的是Do Not Use this Class!

那么我们就来试试Java的软应用 Soft Reference：

package reference;

import java.lang.ref.SoftReference;

import java.util.ArrayList;

class Person2 {

    private String mName;

    public Person2(String name) {

        this.mName = name;

    }

    public String getName() {

        return this.mName;

    }

    public void finalize() {

        System.out.println("finalize called: " + this.mName);

    }

    public String toString() {

        return "Hello, I am " + this.mName;

    }

}

public class SoftReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {

        SoftReference person = new SoftReference(new Person2(
                "Jerry"));

        System.out.println(person.get());

        ArrayList big = new ArrayList();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {

            big.add(new Person2(String.valueOf(i)));

        }

        System.gc();

        System.out.println("End: " + person.get());

    }

}

控制台打印出的输出：

Hello, I am Jerry

End: Hello, I am Jerry

即便我创建了1万个Person对象的实例，确实消耗了一些内存，然后内存消耗还远远没有大到会导致包含在软应用中的Person2类的引用被JDK删除掉的程度。因此我在代码中调用Java的垃圾回收器System.gc()之后，该引用仍然存在。

在Java中，软应用通常被用来实现在内存资源很有限的环境下的缓存机制，比如Android手机开发中。

使用下面的代码测试虚引用：

package aop;

import java.lang.ref.PhantomReference;

import java.lang.ref.ReferenceQueue;

public class PhantomReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {

        Object phantomObj;

        PhantomReference phantomRef, phantomRef2;

        ReferenceQueue phantomQueue;

        phantomObj = new String("Phantom Reference");

        phantomQueue = new ReferenceQueue();

        phantomRef = new PhantomReference(phantomObj, phantomQueue);

        System.out.println("1 Phantom Reference:" + phantomRef.get());

        System.out.println("2 Phantom Queued: " + phantomRef.isEnqueued());

        phantomObj = null;

        System.gc();

        System.out.println("3 Anything in Queue? : " + phantomQueue.poll());

        if (!phantomRef.isEnqueued()) {

            System.out.println("4 Requestion finalization.");

            System.runFinalization();

        }

        System.out.println("5 Anything in Queue?: " + phantomRef.isEnqueued());

        phantomRef2 = (PhantomReference) phantomQueue.poll();

        System.out.println("6 Original PhantomReference: " + phantomRef);

        System.out.println("7 PhantomReference from Queue: " + phantomRef2);

    }
}

测试输出：

1. Phantom Reference: null

2. Phantom Queued: false

3. Anything in Queue? : null

5. Anything in Queue?: true

6. Original PhantomReference: java.lang.ref.PhantomReference@2a139a55

7. PhantomReference from Queue: java.lang.ref.PhantomReference@2a139a55

和之前介绍的弱引用（WeakReference）和软引用（SoftReference）不同，包裹在虚引用（PhantomReference）中的对象实例无法通过需引用的get方法返回，因此在第一行输出我们会看到： “1. Phantom Reference: null”.

在上面示例代码中虚引用PhantomReference的构造函数里, 我传入了一个队列作为输入参数。当包裹在虚引用实例中的对象引用被Java垃圾回收器删除时，虚引用实例本身会自动被JVM插入我之前指定到虚引用构造函数输入参数的那个队列中去。

在System.runFinalization()执行之前，phantomRef.isEnqueued()返回false，phantomQueue.poll()返回空。

当phantomObj实例被JVM删除后, 虚引用PhantomReference本身被加入到队列中，并且能够通过队列提供的API所访问：phantomQueue.poll(). 打印输出的第6行和第7行也说明了这一点。

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