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MySQL 驱动中虚引用 GC 耗时优化与源码分析

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本文要点：

  • 一种优雅解决 MySQL 驱动中虚引用导致 GC 耗时较长问题的解决方法
  • 虚引用的作用与使用场景
  • MySQL 驱动源码中的虚引用分析
背景在之前文章中写过 MySQL JDBC 驱动中的虚引用导致 JVM GC 耗时较长的问题(可以看这里)，在驱动代码（mysql-connector-JAVA 5.1.38版本）中 NonRegisteringDriver 类有个虚引用集合 connectionPhantomRefs 用于存储所有的数据库连接，NonRegisteringDriver.trackConnection 方法负责把新创建的连接放入集合，虚引用随着时间积累越来越多，导致 GC 时处理虚引用的耗时较长，影响了服务的吞吐量：
public ConnectionImpl(String hostToConnectTo, int portToConnectTo, Properties info, String databaseToConnectTo, String url) throws SQLException { ... NonRegisteringDriver.trackConnection(this);...}public class NonRegisteringDriver implements Driver {...protected static final ConcurrentHashMap<ConnectionPhantomReference, ConnectionPhantomReference> connectionPhantomRefs = new ConcurrentHashMap();protected static void trackConnection(com.mysql.jdbc.Connection newConn) {ConnectionPhantomReference phantomRef = new ConnectionPhantomReference((ConnectionImpl)newConn, refQueue);connectionPhantomRefs.put(phantomRef, phantomRef);}...}尝试减少数据库连接的生成速度，来降低虚引用的数量，但是效果并不理想 。最终的解决方案是通过反射获取虚引用集合，利用定时任务来定期清理集合，避免 GC 处理虚引用耗时较长 。
// 每两小时清理 connectionPhantomRefs，减少对 mixed GC 的影响SCHEDULED_EXECUTOR.scheduleAtFixedRate(() -> {try {Field connectionPhantomRefs = NonRegisteringDriver.class.getDeclaredField("connectionPhantomRefs");connectionPhantomRefs.setAccessible(true);Map map = (Map) connectionPhantomRefs.get(NonRegisteringDriver.class);if (map.size() > 50) {map.clear();}} catch (Exception e) {log.error("connectionPhantomRefs clear error!", e);}}, 2, 2, TimeUnit.HOURS);利用定时任务清理虚引用效果立竿见影，每日几亿请求的服务 mixed GC 耗时只有 10 - 30 毫秒左右，系统也很稳定，线上运行将近一年没有任何问题 。
优化——暴力破解到优雅配置最近又有同事遇到相同的问题，使用的 mysql-connector-java 版本与我们使用的版本一致，查看最新版本（8.0.32）的代码发现对数据库连接的虚引用有新的处理方式，不像老版本（5.1.38）中每一个连接都会生成虚引用，而是可以通过参数来控制是否需要生成 。类 AbandonedConnectionCleanupThread 的相关代码如下：
//静态变量通过 System.getProperty 获取配置private static boolean abandonedConnectionCleanupDisabled = Boolean.getBoolean("com.mysql.cj.disableAbandonedConnectionCleanup");public static boolean getBoolean(String name) {return parseBoolean(System.getProperty(name));}protected static void trackConnection(MysqlConnection conn,.NETworkResources io) {//判断配置的属性值来决定是否需要生成虚引用if (!abandonedConnectionCleanupDisabled) {···ConnectionFinalizerPhantomReference reference = new ConnectionFinalizerPhantomReference(conn, io, referenceQueue);connectionFinalizerPhantomRefs.add(reference);···}}mysql-connector-java 的维护者应该是注意到了虚引用对 GC 的影响，所以优化了代码，让用户可以自定义虚引用的生成 。
有了这个配置，就可以在启动参数上设置属性：
java -jar App.jar -Dcom.mysql.cj.disableAbandonedConnectionCleanup=true或者在代码里设置属性：
System.setProperty(PropertyDefinitions.SYSP_disableAbandonedConnectionCleanup,"true");当 com.mysql.cj.disableAbandonedConnectionCleanup=true 时，生成数据库连接时就不会生成虚引用，对 GC 就没有任何影响了 。
建议还是使用第一种方式，通过启动参数配置更灵活一点 。
什么是虚引用有些读者看到这里知道 mysql-connector-java 生成的虚引用对 GC 有一些副作用，但是还不太了解虚引用到底是什么，有什么作用，这里我们在虚引用上做一点点拓展 。
Java 虚引用（Phantom Reference）是Java中一种特殊的引用类型，它是最弱的一种引用 。与其他引用不同，虚引用并不会影响对象的生命周期，也不会影响对象的垃圾回收 。虚引用主要用于在对象被回收时收到系统通知，以便在回收时执行一些必要的清理工作 。
【MySQL 驱动中虚引用 GC 耗时优化与源码分析】上述虚引用的定义还是比较难理解，我们用代码来辅助理解：
先来生成一个虚引用：
//虚引用队列ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();//关联对象Object o = new Object();//调用构造方法生成一个虚引用 第一个参数就是关联对象 第二个参数是关联队列PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(o, queue);//执行垃圾回收System.gc();//延时确保回收完毕Thread.sleep(100L);//当 Object o 被回收时可以从虚引用队列里获取到与之关联的虚引用 这里就是 phantomReference 这个对象Reference<?> poll = queue.poll();


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