About Java references

There is somewhat common misconception about garbage collecting, that it totally frees the programmer from memory-related concerns. Granted, it makes the task easier in great many cases, but it does so at the expense of significant loss of control over objects’ lifetime. Normally, they are kept around for at least until they are not needed anymore – and usually that’s fine for the typical definitions of “need” and “at least”. Usually – but not always.

For those less typical use cases, garbage-collected environments provide mechanisms allowing to regain some of that lost control, to the extent necessary for particular task. Java, for example, offers a variety of different types of references, enabling to change the notion of what it means for an object to be eligible for garbage collecting. Choosing the right one for a problem at hand can be crucial, especially if we are concerned with the memory footprint of our application. Since – as the proverb goes – JVM expands to fill all available memory, it’s good to know about techniques which help maintain our heap size in check.

The default is strong

So today, I will discuss the SoftReference and WeakReference classes, which can be both found in the java.lang.ref package. They provide the so-called soft and weak references, which are both considerably less powerful when it comes to prolonging the lifetime of an object.

Sprzątanie śmieci nie zapobiega wyciekom

Mogę się mylić, ale wydaje mi się, że potoczne wyobrażenia na temat odśmiecaczy pamięci (garbage collectiors) obejmują przekonanie, iż zapobiegają one każdemu problemowi właściwemu dla ręcznego zarządzaniu pamięcią. Jasne, wprowadzają przy tym swoje własne – jak choćby nieustalony czas życia obiektów – ale przynajmniej zapewniają nam, że nigdy nie “stracimy” zaalokowanego kawałka pamięci… Krótko mówiąc, garbage collectory podobno chronią nas całkowicie przed zjawiskiem wycieku pamięci.

Wiadomo, że nie jest to do końca prawdą. Wspominałem o tym chociażby w swoim artykule opisującym implementację w C++ odśmiecacza opartego o zliczanie referencji. Taki mechanizm nie potrafi posprzątać obiektów powiązanych zależnościami cyklicznymi (). Jest tak dlatego, gdyż podbijają one wzajemnie swoje liczniki referencji i żaden z nich nie może w ten sposób osiągnąć zera. Nawet więc jeśli taki cykl nie jest dostępny z żadnego widocznego miejsca w programie, jego wewnętrzne odwołania będą utrzymywać go przy życiu.
To jednak dość znany przypadek, który występuje tylko w stosunkowo najprostszym mechanizmie odśmiecania. Bardziej wyrafinowane rozwiązania w rodzaju mark & sweep nie mają tej wady. Tam każda struktura odłączona od reszty programu będzie nieosiągalna dla algorytmu odśmiecacza i zostanie uprzątnięta. Z założenia eliminuje to więc wszystkie przypadki, które przy ręcznym zarządzaniu pamięcią kwalifikowałyby się jako jej wyciek.

Ale to jeszcze nie oznacza, że jakiekolwiek wycieki pamięci nie mają prawda się tu zdarzyć. Przeciwnie, są one jak najbardziej możliwe – i to ze zgoła przeciwnych powodów niż przy zarządzaniu wymagającym ręcznego zwalniania obiektów.