完整 GC 期间是否清除了 WeakHashMap？答案

【问题标题】：Are WeakHashMap cleared during a full GC?完整 GC 期间是否清除了 WeakHashMap？
【发布时间】：2012-01-11 11:25:30
【问题描述】：

我在使用 WeakHashMap 时遇到了一些问题。

考虑这个示例代码：

List<byte[]> list = new ArrayList<byte[]>();

Map<String, Calendar> map = new WeakHashMap<String, Calendar>();
String anObject = new String("string 1");
String anOtherObject = new String("string 2");

map.put(anObject, Calendar.getInstance());
map.put(anOtherObject, Calendar.getInstance());
// In order to test if the weakHashMap works, i remove the StrongReference in this object
anObject = null;
int i = 0;
while (map.size() == 2) {
   byte[] tab = new byte[10000];
   System.out.println("iteration " + i++ + "map size :" + map.size());
   list.add(tab);
}
System.out.println("Map size " + map.size());

此代码有效。在循环内部，我正在创建对象。当发生次要 GC 时，映射大小在第 1360 次迭代时等于 1。一切正常。

现在当我评论这一行时：

//anObject = null;

我预计会出现 OutOfMemoryError，因为 mapSize 始终等于 2。但是在第 26XXX 次迭代时，会发生完整的 GC，并且映射大小等于 0。我不明白为什么？

我认为地图不应该被清除，因为这两个对象也有强引用。

【问题讨论】：

我认为你的测试不正确。如果你把while (map.size() == 2) {改成while (map.size() > 0) {，不管你是否评论anObject = null，这两个测试都会结束，直到map为空。顺便说一句，我已经试过了。
在末尾打印anObject 和anOtherObject。编译器看到您不再使用它们，可以提前删除它们。

标签： java jit weak-references

【解决方案1】：

即时编译器分析代码，发现anObject和anOtherObject在循环后没有被使用，并将它们从局部变量表中删除或设置为null，而循环是仍在运行。这称为 OSR 编译。

稍后 GC 会收集字符串，因为没有对它们的强引用。

如果你在循环之后使用anObject，你仍然会得到OutOfMemoryError。

更新：您将在我的博客中找到关于 OSR compilation 的更详细讨论。

【讨论】：

我认为你是完全正确的 - 但这不是潜在的破坏 JIT 优化吗？如果 anObject 有一个终结器，并且在该引用消失之前它已被 GC 处理，则终结器可能会在它原本应该执行之前执行。
它会破坏什么？当终结器运行时，强引用不再存在。
它可能会中断，因为它可以比您预期的更快地运行终结器；在硬引用实际超出范围之前。
好点。我想教训是你不能以任何方式依赖于何时（或if）终结器运行。它可能比您预期的要早，而不仅仅是晚。

【解决方案2】：

一点点挖掘表明，这在 JLS 第 12.6.1 节中明确涵盖：

可以设计优化程序的转换，将可到达的对象的数量减少到比那些天真地认为是可到达的要少。例如，编译器或代码生成器可能会选择将不再使用的变量或参数设置为 null，以使此类对象的存储空间可能更快地被回收。

（加粗是我的补充。）

http://java.sun.com/docs/books/jls/third_edition/html/execution.html#12.6.1

因此，从本质上讲，只要 JIT 能够确定它们将永远不会被再次使用，就可以随时删除强引用 - 这正是这里发生的事情。

不过，这是一个很好的问题，并且可以很容易地显示出一个很好的谜题，因为一个对象似乎在范围内具有强引用，并不一定意味着它没有被垃圾收集。从这里开始，这意味着您明确无法保证终结器何时运行，甚至可能是在对象似乎仍在范围内的情况下！

例如：

List<byte[]> list = new ArrayList<byte[]>();

Object thing = new Object() {
    protected void finalize() {
        System.out.println("here");
    }
};
WeakReference<Object> ref = new WeakReference<Object>(thing);

while(ref.get()!=null) {
    list.add(new byte[10000]);
}
System.out.println("bam");

上面是一个更简单的示例，它显示对象已完成并首先进行 GC，即使对 thing 的引用仍然存在（此处打印，然后是 bam。）

【讨论】：

【解决方案3】：

只是为 Joni Salonen 和 berry120 的优秀答案添加一点内容。可以看出，JIT 实际上负责“变量删除”，只需使用-Djava.compiler=NONE 将其关闭即可。将其关闭后，您将获得 OOME。

如果我们想知道幕后发生的事情，XX:+PrintCompilation 选项会显示 JIT 活动。将它与问题中的代码一起使用，我们得到的输出如下：

1       java.lang.String::hashCode (64 bytes)
2       java.lang.String::charAt (33 bytes)
3       java.lang.String::indexOf (151 bytes)
4       java.util.ArrayList::add (29 bytes)
5       java.util.ArrayList::ensureCapacity (58 bytes)
6  !    java.lang.ref.ReferenceQueue::poll (28 bytes)
7       java.util.WeakHashMap::expungeStaleEntries (125 bytes)
8       java.util.WeakHashMap::size (18 bytes)
1%      WeakHM::main @ 63 (126 bytes)
Map size 0

最后一次编译（带有 @ 标志）是 OSR（堆栈替换）编译（请查看 https://gist.github.com/rednaxelafx/1165804#osr 了解更多详细信息）。简而言之，它使VM能够在运行时替换方法，并用于提高陷入循环的Java方法的性能。我猜这个编译触发后，JIT会移除不再使用的变量。

【讨论】：