[Java Memory 1] Escaping References trong Java, Call-by-value và sử dụng Defensive copying. Biến trong Java lưu thế nào

Mở đầu: Tại sao cần học quản lý bộ nhớ trong Java

• Đã bao giờ bạn gặp phải những câu kiểu “Nháy nút refresh ở màn hình desktop máy tính cho máy chạy nhanh hơn”, hay khởi động lại điện thoại, máy tính, chạy lại ứng dụng, web để dùng mượt hơn chưa?
• Nếu có, khả năng cao bạn đã gặp phải việc một ứng dụng đã không quản lý bộ nhớ tốt, điều này khiến cho bộ nhớ ngày càng sử dụng nhiều, và khi đầy thì ứng dụng bị lag. Việc ứng dụng bị lag có thể do nhiều vấn đề như, như mạng chậm, cơ sở dữ liệu, … nhưng việc bộ nhớ bị dùng full thường chiếm một phần khá lớn trong vấn đề này.

• Hiểu được cách Java quản lý bộ nhớ là một điều thiết yếu để tối ưu hệ thống.

Kiểu dữ liệu nguyên thuỷ và object

• Kiểu dữ liệu nguyên thuỷ trong Java có thể kể đến byte, short, int, long, char, ….

• Trong Java, các đối tượng tạo từ các class như Integer, Double, Float, … Hay từ những class mà tự bạn tạo ra, thì chúng ta đang không thực sự lưu giá trị của nó, mà ta đang lưu “địa chỉ” đến giá trị thực sự của nó

• Hãy thử đi từ từ lại vấn đề này, khi ta sử dụng các kiểu biến nguyên thuỷ, ví dụ khai báo như sau

byte x = 7

• Thì trong Java, bản chất biến x này đang giữ giá trị thực sự, giá trị bit (00000111)

• Còn một biến Object, hay biến địa chỉ thì chúng ta như đang lưu một “điều khiển”, một tham chiếu địa chỉ đến giá trị thực sự

Dog myDog = new Dog();

• Okay, mong là bạn đã hơi mường tượng được điều gì đó, tiếp theo ta sẽ đến hai khái niệm là Stack và Heap

• Trong bộ nhớ Java, ta thường nhắc tới 2 nơi lưu chính đó là Stack và Heap. Toàn bộ Thread trong hệ thống sẽ có các stack khác nhau, tuy nhiên share chung 1 heap
• Cơ bản ở reference bên trên, hay cách lưu tham chiếu, thì giá trị thực sẽ luôn nằm ở heap
• Các biến nguyên thuỷ trong Java nếu được khai báo dưới dạng local variable (biến nằm trong các hàm, …) sẽ được lưu vào stack, còn các biến lưu dạng toàn cục của 1 class (instance variable) sẽ được lưu vào heap.
• Tương tự, các biến tham chiếu (reference) cũng được lưu tương tự, nếu chúng là các local variable, các biến nằm trong 1 hàm main, 1 phương thức, … chúng sẽ được lưu trong stack. (Lưu cái con trỏ trong stack), còn nếu nó là biến toàn cục class (instance variable), nó sẽ nằm trong heap (vì hiện tại, nó đang được lưu trong 1 giá trị object thực sự khác, hay là heap)

Java Pass-by-Value, Call-By-Value

• Tiếp theo, ta sẽ đi đến khái niệm pass-by-value, hay call-by-value trong Java. Hiểu đơn giản, khi ta truyền các biến như 1 tham số trong 1 hàm, ta chỉ đang truyền một bản “copy” của đối tượng ban đầu đó.

• Ví dụ như đoạn code sau, đoạn code sẽ vẫn in ra 5, giá trị ban đầu của a, vì khi ta truyền vào hàm kia, ta chỉ đang truyền một bản sao của biến a, có giá trị là 5, chứ không thực sự truyền a, nên a ở hàm main sẽ không bị thay đổi.
• Tuy nhiên, ta lại sẽ có một vấn đề thường hay mắc lầm khác, Hãy thử xem đoạn code sau:

• Đầu tiên ta có một object John, với tuổi là 20, và tên là John
• Sau đó ta chạy hàm change, nơi mà ta sẽ cập nhậtbiến tuổi truyền vào thành 90, còn tên của person truyền vào thành Michael
• Bạn sẽ nghĩ là, okay, giờ ta đang truyền một bản sao thôi đúng không? Vậy thì tuổi vẫn giữ là 20, còn tên vẫn giữ là John
• Nhưng kết quả thật bất ngờ, tuổi thì đúng là không thay đổi 20, nhưng tên thì cập nhật thành Michael. Tại sao lại như vậy?

• Ta hãy quay trở lại khái niệm vừa nhắc tới
• Khi ta truyền một biến nguyên thuỷ, hay trong trường hợp trên là age, ta đang như tạo một bản sao của một tờ giấy bình thường, tờ giấy đó ghi số là 20, ta đưa cho người khác. Họ sửa chúng thành 90, 100 hay gì đi chăng nữa, thì tờ giấy ban đầu của ta vẫn là 20
• Tuy nhiên, khi ta truyền một biến reference (tham chiếu) của Object person, ta đang truyền bản sao của “tham chiếu” của nó. Hay đơn giản là, ta đang tạo ra bản sao của một cái điều khiển, vậy thì cái điều khiển bản sao này khi đưa cho người khác, vẫn sẽ bật tắt được tivi ban đầu của mình.

Escaping References

• Ta sẽ đi sang vấn đề. Vậy thì điều này có thể ảnh hưởng điều gì?
• Một trong bốn tính chất của OOP, Encapsulation – tính đóng gói, trong đó có thể kể đến việc, ta sẽ cho toàn bộ biến trong class thành private, ẩn chúng với bên ngoài, với class khác. Để thay đổi, hay tương tác với chúng, ta chỉ tương tác qua các phương thức public mà ta cài đặt. (Ví dụ như Getter, Setter)
• Bạn có thể đọc thêm bài này để hiểu thêm: http://213.35.113.17:9002/tai-sao-can-viet-getter-setter-cho-cac-class/

• Tuy nhiên ta đi đến một vấn đề mới. Vì vấn đề truyền tham chiếu, truyền điều khiển thay đổi phần gốc như trên, thì với một ví dụ như trên, ta đang để private Name của Person, tuy nhiên khi gán nó cho một biến ngoài sb bằng getter, rồi thay đổi nó, thì nó cũng thay đổi giá trị được giấu bên trong class gốc.
• Điều này phá huỷ việc đóng gói của chúng ta, do ta bằng 1 cách nào đó, đã thay đổi được giá trị private, mà không cần đi qua các phương thức setter hay các phương thức cho phép thay đổi của class.

Kĩ thuật defensive copying

• Lúc này, có một solution được biết đến với tên defensive copying
• Ta sẽ không muốn lưu một bản tham chiếu đến một cái điều khiển, nơi mà ta có thể thay đổi giá trị đang được ẩn. Mà các phương thức lấy các tham chiếu này ra, ta sẽ tạo hẳn 1 object mới, một bản sao chỉ copy giá trị của biến gốc, chứ không copy điều khiển đến biến gốc.

• Như ví dụ trên, ở hàm Getter, ta chỉ trả về một biến String Builder mới, chứa dữ liệu của name, nhưng không có khả năng thay đổi name gốc

• Vấn đề đã được giải quyết !

http://213.35.113.17:9002/java-memory-1-escaping-references-trong-java-call-by-value-va-su-dung-defensive-copying-bien-trong-java-luu-the-nao/

Series Navigation

[Java Memory 2] Cách Garbage Collector Java giải phóng bộ nhớ (Stop The World, Reference Counting, Sweep, ..) >>