弱い参照

コンピュータプログラミングにおいて、弱い参照とは、強い参照とは異なり、参照されるオブジェクトをガベージコレクタによる回収から保護しない参照のことです。弱い参照のみによって参照されるオブジェクト（つまり、「オブジェクトに到達するすべての参照チェーンに、少なくとも 1 つの弱い参照がリンクとして含まれている」オブジェクト）は、弱く到達可能とみなされ、到達不能として扱われるため、いつでも回収される可能性があります。ガベージコレクション機能を持つ言語の中には、C#、Lua、^{[ 1 ]} Java、Lisp、OCaml、MATLAB、^{[ 2 ]} Perl、Python、^{[ 3 ]} Racket、およびバージョン 7.4 以降のPHP ^{[ 4 ]など、さまざまなレベルの弱い参照を特徴とまたはサポートしているものがあります。}

弱い参照には、いくつかの一般的な用途があります。参照カウント方式のガベージコレクションを使用する場合、弱い参照は、循環参照内のリンクに弱い参照を使用することで、循環参照を解消できます。たとえば、オブジェクトに関する補助データを保持するために、キーがオブジェクト（への参照）である連想配列（マッピング、ハッシュマップ）がある場合、キーに弱い参照を使用することで、オブジェクトがキーとして使用されているという理由だけで存続し続けることを回避できます。オブザーバパターン（特にイベント処理）のように、他のオブジェクトが登録されているオブジェクトがある場合、強い参照が保持されていると、オブジェクトを明示的に登録解除しなければメモリリーク（リスナーの失効問題）が発生しますが、弱い参照を使用すると登録解除の必要がなくなります。必要に応じて再作成できるキャッシュデータを保持する場合、弱い参照を使用するとキャッシュを再利用できるため、実質的に破棄可能なメモリが生成されます。この最後のケース（キャッシュ）は他のケースとは異なり、オブジェクトは必要な場合にのみガベージコレクションされることが望ましいため、弱い参照内でより細かい区別が必要となります。ここでは、弱い参照のより強い形式を使用します。多くの場合、弱い参照を直接使用する必要はなく、キーまたは値が弱い参照である弱い配列やその他のコンテナを使用するだけで済みます。

ガベージ コレクションは、未使用のオブジェクトをクリーンアップして、メモリ リークやデータ破損の可能性を低減するために使用されます。ガベージ コレクションには、トレースと参照カウントの 2 つの主要なタイプがあります。参照カウント方式では、特定のオブジェクトへの参照数を記録し、参照カウントがゼロになったときにオブジェクトを収集します。参照カウントでは、一度に 1 つのオブジェクトしか収集できないため、循環参照 (または円形参照) を収集することはできません。他のオブジェクトから直接参照されず、到達不能な相互参照オブジェクトのグループは、永続的に存在し続ける可能性があります。アプリケーションがこのような到達不能なオブジェクトのグループを継続的に生成すると、メモリ リークが発生します。参照カウントでカウントされない参照 (弱い参照) は、グループ内の一部の参照に弱い参照を使用することで参照サイクルを回避すれば、循環参照の問題を解決するために使用できます。

このような強い参照と弱い参照の区別がよく見られるのは、ドキュメントオブジェクトモデル(DOM) のようなツリー構造です。この構造では、親から子への参照は強いですが、子から親への参照は弱いです。たとえば、Apple のCocoaフレームワークはこのアプローチを推奨しています。^{[ 5 ]}実際、オブジェクトグラフがツリーでなくても、オブジェクト所有権の概念によってツリー構造を強制できることがよくあります。所有権関係は強く、ツリーを形成し、非所有権関係は弱く、ツリーを形成する必要はありません。このアプローチは、生ポインタを弱い参照として使用するC++ (C++11 以前) では一般的です。ただし、このアプローチには、親ブランチが削除されたことを検出できないという欠点があります。C ++11標準以降、 Boostライブラリから継承されたshared_ptr と weak_ptrを使用することで解決策が追加されました。

弱い参照は、プログラムが重要度の低いオブジェクトを弱い参照のみで示すことを可能にすることで、メモリ内の不要なオブジェクトの数を最小限に抑えるためにも使用されます。

一部の言語には、弱い参照の強度の複数のレベルがあります。たとえば、Javaには、強度の降順で、ソフト参照、弱い参照、ファントム参照があり、これらはjava.lang.refパッケージ で定義されています。^{[ 6 ]}各参照タイプには、到達可能性の概念が関連付けられています。ガベージ コレクタ (GC) は、オブジェクトの到達可能性のタイプを使用して、オブジェクトを解放するタイミングを決定します。ソフトに到達可能なオブジェクトを GC が解放しても安全ですが、GC は、JVM がメモリを節約できると判断した場合 (たとえば、JVM に未使用のヒープ領域がたくさんある場合)、解放しないことを決定する場合があります。GC は、弱い到達可能なオブジェクトを、GC がオブジェクトを認識するとすぐに解放します。他の参照タイプとは異なり、ファントム参照は追跡できません。一方、ファントム参照は、オブジェクトが解放されたときにプログラムに通知するメカニズムを提供します (通知は ReferenceQueue を使用して実装されます)。

C# では、弱い参照はオブジェクトの復活を追跡するかどうかで区別されます。強い参照の場合、オブジェクトが強い参照を持っている場合はファイナライズされないため、この区別はありません。デフォルトでは、C# の弱い参照は復活を追跡しません。つまり、オブジェクトが復活しても弱い参照は更新されません。これらは短い弱い参照と呼ばれ、復活を追跡する弱い参照は長い弱い参照と呼ばれます。^{[ 7 ]}

C++など、ガベージ コレクション機能を持たない言語の中には、ガベージ コレクション ライブラリのサポートの一環として、弱参照と強参照の機能を提供するものがあります。Boost C++ ライブラリは、強参照と弱参照を提供します。通常の C++ ポインタをスマート ポインタの弱参照として使用するのは間違いです。なぜなら、そのような使い方をすると、強参照カウントが 0 になりオブジェクトが削除されたことを検出できなくなるからです。さらに悪いことに、別の強参照が既に特定のプレーン ポインタを追跡しているかどうかを検出できなくなります。これにより、2 つ（またはそれ以上）のスマート ポインタが同じプレーン ポインタを追跡する可能性があり、（これらのスマート ポインタのいずれかの参照カウントが 0 になりオブジェクトが削除されるとすぐに破損が発生します）。

弱い参照は、アプリケーション内で現在参照されている変数のリストを保持する際に役立ちます。このリストは、オブジェクトへの弱いリンクを持つ必要があります。そうでない場合、オブジェクトがリストに追加されると、そのオブジェクトはリストによって参照され、プログラムの実行期間中ずっと保持されます。

import std ;using std :: shared_ptr ; using std :: weak_ptr ;shared_ptr < int [] > myInts = std :: make_shared < int [] > ( 5 ); weak_ptr < int [] > weakPtr = myInts ;

using System ; using System.Collections.Generic ;Dictionary < int , WeakReference > () myDict = new ();

パッケージorg.wikipedia.examples ;import java.lang.ref.WeakReference ;public class ReferenceTest { public static void main ( String [] args ) throws InterruptedException { WeakReference r = new WeakReference ( "I'm here" ); String s = "I'm here" ; System . out . printf ( "Before gc: r=%s, static=%s%n" , r . get (), s ); System . gc (); // GC が実行されていると仮定しますThread . sleep ( 100 );// r.get()だけが null になります。System.out.printf ( " After gc : r=%s, static=%s%n" , r.get ( ) , s ); } }

| s1 s2 |s1 := 'hello' copy . "これは強力な参照です" s2 := 'world' copy . "これは強力な参照です" a := WeakArray with: s1 with: s2 . a printOn: Transcript . ObjectMemory collectGarbage . a printOn: Transcript . "両方の要素がまだ存在します"s1 := nil . "強い参照が消えました" ObjectMemory collectGarbage . a printOn: Transcript . "最初の要素が消えました"s2 := nil . "強い参照が消えました" ObjectMemory collectGarbage . a printOn: Transcript . "2 番目の要素が消えました"

weak_table = setmetatable ({}, { __mode = "v" }) weak_table . item = {} print ( weak_table . item ) collectgarbage () print ( weak_table . item )

@interface WeakRef : NSObject { __weak NSString * str1 ; __unsafe_unretained NSString * str2 ; }@property ( nonatomic , weak ) NSString * str3 ; @property ( nonatomic , unsafe_unretained ) NSString * str4 ;@終わり

$obj = new stdClass (); $weakref = WeakReference :: create ( $obj );var_dump ( $weakref -> get ());設定を解除します( $obj ); var_dump ( $weakref -> get ());

import gc import weakref from weakref import ReferenceTypeclass Egg : def spam ( self ) -> None : print ( "生きてます！)obj : Egg = Egg () weak_obj : ReferenceType [ Egg ] = weakref . ref ( obj ) weak_obj () . spam () # 出力: I'm alive!obj : str = "Something else" # gc.collect() は int を返しますprint ( f "収集された到達不能オブジェクトの数: { gc . collect () } " ) # 出力: 収集された到達不能オブジェクトの数: 35 weak_obj () . spam () # トレースバック (最新の呼び出し): # ファイル "<stdin>", 行 1、<module> 内# AttributeError: 'NoneType' オブジェクトには 'spam' 属性がありません

use std :: rc :: Rc ; use std :: rc :: Weak ;let strong_ptr : Rc < i32 > = Rc :: new ( 5 ); let weak_ptr : Weak < i32 > = Rc :: downgrade ( & strong_ptr );

class Node { public weak Node prev ; // 二重リンクリストのノード間の循環参照を避けるために弱参照が使用されますpublic Node next ; }

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