摘? 要: 針對復(fù)雜的對象引用關(guān)系影響垃圾收集效率的問題,分析了對象之間存在的引用關(guān)系,提出了簡化對象引用關(guān)系的解決方法。

　　關(guān)鍵詞: 垃圾收集? 對象引用? Java語言

?

　　垃圾收集(Garbage Collection)是Java程序員在程序開發(fā)中感到最方便的一個特性,它使程序員擺脫了內(nèi)存管理的困擾。盡管JVM的垃圾收集器已經(jīng)在結(jié)構(gòu)和算法上作了相當(dāng)大的改進,但在實際應(yīng)用中,尤其在大型的應(yīng)用軟件中,還是會碰到一些實際問題。一個比較普遍的問題是,一些已經(jīng)沒用的對象所占的內(nèi)存難以釋放。在操作過程中,內(nèi)存持續(xù)階梯式上升,經(jīng)常在某個時候出現(xiàn)明顯的停頓,并感覺這次操作特別慢,這是由于發(fā)生了一次完全的垃圾收集的結(jié)果。導(dǎo)致垃圾收集效率下降、甚至發(fā)生內(nèi)存泄漏的原因是多方面的。由于存在不恰當(dāng)?shù)膶ο笠靡约皬?fù)雜的對象引用關(guān)系是發(fā)生這個問題的重要因素,同樣處理好對象引用關(guān)系也是解決這個問題的關(guān)鍵。

1? 對象引用分析

　　在Java程序中,被靜態(tài)(Static)變量和全局(Global)變量直接或間接引用的對象不能被垃圾收集器收集。假如一個對象被一個靜態(tài)變量引用,即使該對象已經(jīng)沒有用處了,也不能作為垃圾被收集。不僅如此,該對象直接和間接引用的所有對象都不能被收集。

　　除了上述情況,理論上不可被靜態(tài)變量和全局變量直接或間接引用其他所有對象,即使它們之間存在著相互引用關(guān)系,也可以被垃圾收集器收集。但是,不管垃圾收集器如何工作、對象是否被靜態(tài)變量和全局變量直接或間接引用,對象引用關(guān)系越復(fù)雜,處理時花費的時間就越多。因此,由于垃圾收集器結(jié)構(gòu)和算法上的局限,對于一些引用關(guān)系復(fù)雜的對象,需要經(jīng)過多次或完全的垃圾收集才可以收集。這將導(dǎo)致垃圾收集器消耗額外的資源,影響垃圾收集的效率。對于引用關(guān)系特別復(fù)雜的對象,垃圾收集器可能根本沒有足夠的時間來處理,從而容易造成內(nèi)存的泄漏。

　　為了說明對象的引用關(guān)系,下面以對話框及其組件為例說明。TestDialog從JDialog繼承,對話框中放置一個JButton按鈕,按鈕添加了一個動作監(jiān)聽器(ActionListener)。以下是類的部分代碼:

　　圖1為對話框和按鈕相關(guān)的主要對象的引用關(guān)系圖。圖中方框表示對象實例(Instance)的類或類型,其中TestDialog＄1為TestDialog的匿名內(nèi)部類,就是添加到按鈕的ActionListener監(jiān)聽器對象所對應(yīng)的類;連接線表示對象引用關(guān)系,其中箭頭指向的對象被另一個對象直接引用,連接線旁的文字表示引用了被引用對象的屬性(變量),如TestDialog對象直接引用了JButton對象,JButton對象的引用保存在TestDialog的屬性testButton中;Object數(shù)組把對象的引用作為元素存放。

?

　　從圖1可以看出:一個對象對另外一個對象的引用可以是直接的,也可以通過其他對象的引用發(fā)生間接引用。在TestDialog對象和JRootPane對象的引用關(guān)系中,通過屬性rootPane直接引用了JRootPane對象;屬性component引用一個Object數(shù)組對象,而JRootPane對象又是Object數(shù)組的一個元素,因而TestDialog對象又同時間接地引用了JRootPane對象。

　　從圖1中還可以看到一個普遍的現(xiàn)象,即對象之間經(jīng)常存在著相互引用關(guān)系,而且有時候存在多條的引用路徑,如TestDialog對象與JButton對象之間的相互引用。首先TestDialog對象中的testButton屬性直接引用了JButton對象,同時,通過容器和組件的關(guān)系,使得JRootPane、JPanel等又存在間接的引用;JButton對象反過來又引用TestDialog對象。即通過屬性parent對容器對象進行引用,對話框是對話框內(nèi)組件的頂層容器,JButton對象通過容器和組件的關(guān)系實現(xiàn)對TestDialog對象的引用。另外,JButton對象通過監(jiān)聽器列表對TestDialog＄1內(nèi)部類的對象實例進行引用,而匿名內(nèi)部類對外部類(即TestDialog)的對象實例有缺省的引用。

　　單從圖1看,這些對象的引用關(guān)系似乎不太復(fù)雜,但實際上很多對象本身的引用關(guān)系已經(jīng)非常復(fù)雜,尤其是Swing組件。這些組件內(nèi)部的對象引用比較多。圖2是以JButton為例的對象引用關(guān)系圖。為了清晰,圖中只給出了與數(shù)據(jù)模型(Model)的引用關(guān)系。

?

????除了與DefaultButtonModel對象的相互引用外,通過JButton的屬性layoutMgr與OverlayLayout的屬性target,JButton和OverlayLayout的對象也形成相互引用。JButton對象還通過以下引用路徑,最后又引用回到本身對象。其中前面表示為類,括號內(nèi)是該類或父類中的屬性。

　　JButton(ActionMap actionMap)

　　-> ActionMap(ActionMap parent)

　　-> ActionMapUIResource(AbstractAction＄ArrayTable

　　arrayTable)

　　-> AbstractAction＄ArrayTable(Object table)

　　-> Object[] ()

　　-> BasicButtonListener＄PressedAction(AbstractButton b)

　　-> JButton;

　　JButton與其他對象的引用路徑在這里不一一列舉。

　　在這個示例中,一些組件對象已經(jīng)存在比較復(fù)雜的引用關(guān)系,通過與另一些對象形成的相互引用,又組成了更加復(fù)雜的對象引用關(guān)系。在關(guān)閉對話框時,如果不作特別的操作,這些對象的引用關(guān)系將保持不變,從而對垃圾收集的效率產(chǎn)生很大的影響。

在存在引用關(guān)系的所有對象中,假如某個對象仍然有用或者不恰當(dāng)?shù)乇混o態(tài)變量和全局變量直接或間接引用,將導(dǎo)致有引用關(guān)系的所有應(yīng)該成為垃圾的對象無法被收集,從而造成一定的內(nèi)存泄漏。

2?解決方法

　　為了提高垃圾收集的效率,必須簡化對象的引用關(guān)系,并及時清除靜態(tài)變量的引用以避免內(nèi)存泄漏。具體方法可以通過以下幾個方面來實現(xiàn)。

2.1 清除直接對象引用

　　當(dāng)一個對象不再被使用時,應(yīng)該及時清除引用該對象的所有靜態(tài)變量,同時,清除該對象中類型為對象的屬性。若有必要,則還應(yīng)該調(diào)用該屬性引用的對象的某個方法來清除內(nèi)存或釋放資源。如在對話框的例子中,當(dāng)對話框關(guān)閉時,應(yīng)該清除屬性testButton的引用,這時可以簡單地使用賦值語句“testButton=null;”,從而使對象的引用關(guān)系變得簡單。

2.2 調(diào)用對象的特定方法

　　當(dāng)一個對象不再被使用時,如果對象提供了用來清除引用或釋放資源的方法,則應(yīng)該調(diào)用這些方法,但要注意調(diào)用的時機或順序,避免引起異?，F(xiàn)象。這些方法包括對話框的Dispose方法、容器組件的Remove方法、Swing組件UI的Uninstall方法、移除監(jiān)聽器方法等,也可以是某個類本身定義的清除引用方法。

　　在對話框的例子中,對話框的Dispose方法主要釋放一些與本地有關(guān)的資源,若不調(diào)用,將不能清除對話框的一個全局引用,造成內(nèi)存泄漏。容器的Remove方法主要清除了容器的變量Componet對數(shù)組的引用以及數(shù)組對子組件對象的引用,同時也清除了子組件對象中的變量Parent對容器對象的引用。若清除容器中的所有組件,則可簡單地調(diào)用RemoveAll方法清除。在JButton中,可以調(diào)用SetMode(null)來設(shè)置Model。這樣,不僅清除了JButton對象中的Model和ChangeListener對象引用,而且同時清除了DefaultButtonModel對AbstractButton＄ButtonChangeListener監(jiān)聽器對象的間接引用。如果調(diào)用了上述的這些方法,則在對話框例子中,許多對象引用被清除,可以極大地簡化各個對象之間的引用關(guān)系。

2.3 慎重使用內(nèi)部類

　　非靜態(tài)內(nèi)部類(包含一般的匿名內(nèi)部類)中,隱含著外部類的對象實例的一個引用,這個引用無法清除。在對話框的例子中,匿名內(nèi)部類實際包含這樣的一個屬性(變量):

　　private final TestDialog this＄0;

　　這個屬性在內(nèi)部類中就是源代碼中使用的TestDialog.this。由于該屬性是final修飾,所以不允許再次賦值,不可以清除。同樣,由于沒有使用變量來保存該監(jiān)聽器對象的引用,因此無法簡單地使用JButton的RemoveActionListener方法移除加在按鈕上的監(jiān)聽器。為了清除上述的引用關(guān)系,可以把匿名內(nèi)部類改寫為一個靜態(tài)內(nèi)部類,把對話框的實例作為該內(nèi)部類的構(gòu)造器的參數(shù)顯式地傳入,同時在對話框中保存該內(nèi)部類的對象引用。在清除引用時,既可以移除監(jiān)聽器,也可以通過監(jiān)聽器變量清除內(nèi)部類的對話框引用。原來的對話框部分代碼可以改為以下代碼,這時應(yīng)該使用dialog變量,而不是TestDialog.this:

3? 結(jié)束語

　　通過各種方法清除對象的引用,可以簡化相關(guān)對象的引用關(guān)系,使得應(yīng)該成為垃圾的對象及時被收集以釋放內(nèi)存,從而減少程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的內(nèi)存需求。在大型應(yīng)用軟件“永中Office”的實際應(yīng)用過程中,在處理對象引用關(guān)系復(fù)雜的情況時,采用了簡化對象引用關(guān)系的方法,使垃圾收集效率得到明顯的提高。

?

參考文獻

1 Bloch J.Java高效編程指南.北京:機械工業(yè)出版社,2002