Java的強(qiáng)、弱顽耳、軟坠敷、虛引用

從JDK1.2版本開始,把對(duì)象的引用分為四種級(jí)別射富,從而使程序能更加靈活的控制對(duì)象的生命周期膝迎。這四種級(jí)別由高到低依次為:強(qiáng)引用、軟引用胰耗、弱引用和虛引用旨剥。

一檬果、強(qiáng)引用

如果一個(gè)對(duì)象具有強(qiáng)引用吁峻,那就類似于必不可少的生活用品,垃圾回收器絕不會(huì)回收它费尽。當(dāng)內(nèi)存空 間不足,Java虛擬機(jī)寧愿拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤羊始,使程序異常終止旱幼,也不會(huì)靠隨意回收具有強(qiáng)引用的對(duì)象來解決內(nèi)存不足問題。
例如:

Object o = new Object();       
Object o1 = o;    

上面代碼中第一句是在heap堆中創(chuàng)建新的Object對(duì)象通過o引用這個(gè)對(duì)象突委,第二句是通過o建立o1到new Object()這個(gè)heap堆中的對(duì)象的引用速警,這兩個(gè)引用都是強(qiáng)引用.只要存在對(duì)heap中對(duì)象的引用,gc就不會(huì)收集該對(duì)象.如果通過如下代碼:

o = null;       
o1 = null;  

如果顯式地設(shè)置o和o1為null鸯两,或超出范圍,則gc認(rèn)為該對(duì)象不存在引用长豁,這時(shí)就可以收集它了钧唐。可以收集并不等于就一會(huì)被收集匠襟,什么時(shí)候收集這要取決于gc的算法钝侠,這要就帶來很多不確定性。例如你就想指定一個(gè)對(duì)象酸舍,希望下次gc運(yùn)行時(shí)把它收集了帅韧,那就沒辦法了,有了其他的三種引用就可以做到了啃勉。其他三種引用在不妨礙gc收集的情況下忽舟,可以做簡(jiǎn)單的交互。

heap中對(duì)象有強(qiáng)可及對(duì)象淮阐、軟可及對(duì)象叮阅、弱可及對(duì)象、虛可及對(duì)象和不可到達(dá)對(duì)象泣特。應(yīng)用的強(qiáng)弱順序是強(qiáng)浩姥、軟、弱状您、和虛勒叠。對(duì)于對(duì)象是屬于哪種可及的對(duì)象,由他的最強(qiáng)的引用決定膏孟。如下:

String abc=new String("abc");  //1       
SoftReference<String> abcSoftRef=new SoftReference<String>(abc);  //2       
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc); //3       
abc=null; //4       
abcSoftRef.clear();//5  

上面的代碼中:
第一行在heap對(duì)中創(chuàng)建內(nèi)容為“abc”的對(duì)象眯分,并建立abc到該對(duì)象的強(qiáng)引用,該對(duì)象是強(qiáng)可及的。

第二行和第三行分別建立對(duì)heap中對(duì)象的軟引用和弱引用骆莹,此時(shí)heap中的對(duì)象仍是強(qiáng)可及的颗搂。

第四行之后heap中對(duì)象不再是強(qiáng)可及的,變成軟可及的幕垦。同樣第五行執(zhí)行之后變成弱可及的丢氢。

二傅联、軟引用(SoftReference)

如果一個(gè)對(duì)象只具有軟引用,那就類似于可有可物的生活用品疚察。如果內(nèi)存空間足夠蒸走,垃圾回收器就不會(huì)回收它,如果內(nèi)存空間不足了貌嫡,就會(huì)回收這些對(duì)象的內(nèi)存比驻。只要垃圾回收器沒有回收它,該對(duì)象就可以被程序使用岛抄。軟引用可用來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存别惦。
軟引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用,如果軟引用所引用的對(duì)象被垃圾回收夫椭,Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)軟引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中掸掸。

軟引用是主要用于內(nèi)存敏感的高速緩存。在jvm報(bào)告內(nèi)存不足之前會(huì)清除所有的軟引用蹭秋,這樣以來gc就有可能收集軟可及的對(duì)象扰付,可能解決內(nèi)存吃緊問題,避免內(nèi)存溢出仁讨。什么時(shí)候會(huì)被收集取決于gc的算法和gc運(yùn)行時(shí)可用內(nèi)存的大小羽莺。當(dāng)gc決定要收集軟引用是執(zhí)行以下過程,以上面的abcSoftRef為例:

1 首先將abcSoftRef的referent設(shè)置為null,不再引用heap中的new String("abc")對(duì)象洞豁。

2 將heap中的new String("abc")對(duì)象設(shè)置為可結(jié)束的(finalizable)盐固。

3 當(dāng)heap中的new String("abc")對(duì)象的finalize()方法被運(yùn)行而且該對(duì)象占用的內(nèi)存被釋放, abcSoftRef被添加到它的ReferenceQueue中丈挟。

注:對(duì)ReferenceQueue軟引用和弱引用可以有可無闰挡,但是虛引用必須有,參見:

Reference(T paramT, ReferenceQueue<? super T>paramReferenceQueue)  

被 Soft Reference 指到的對(duì)象礁哄,即使沒有任何 Direct Reference长酗,也不會(huì)被清除。一直要到 JVM 內(nèi)存不足且 沒有 Direct Reference 時(shí)才會(huì)清除桐绒,SoftReference 是用來設(shè)計(jì) object-cache 之用的夺脾。如此一來 SoftReference 不但可以把對(duì)象 cache 起來,也不會(huì)造成內(nèi)存不足的錯(cuò)誤 (OutOfMemoryError)茉继。我覺得 Soft Reference 也適合拿來實(shí)作 pooling 的技巧咧叭。

 A obj = new A();    
Refenrence sr = new SoftReference(obj);    
  
//引用時(shí)    
if(sr!=null){    
    obj = sr.get();    
}else{    
    obj = new A();    
    sr = new SoftReference(obj);    
}   

三、弱引用(WeakReference)

如果一個(gè)對(duì)象只具有弱引用烁竭,那就類似于可有可物的生活用品菲茬。弱引用與軟引用的區(qū)別在于:只具有弱引用的對(duì)象擁有更短暫的生命周期。在垃圾回收器線程掃描它 所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對(duì)象婉弹,不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否睬魂,都會(huì)回收它的內(nèi)存。不過镀赌,由于垃圾回收器是一個(gè)優(yōu)先級(jí)很低的線程氯哮, 因此不一定會(huì)很快發(fā)現(xiàn)那些只具有弱引用的對(duì)象。
弱引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用商佛,如果弱引用所引用的對(duì)象被垃圾回收喉钢,Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)弱引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。
當(dāng)gc碰到弱可及對(duì)象良姆,并釋放abcWeakRef的引用肠虽,收集該對(duì)象。但是gc可能需要對(duì)此運(yùn)用才能找到該弱可及對(duì)象玛追。通過如下代碼可以了明了的看出它的作用:

String abc=new String("abc");       
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc);       
abc=null;       
System.out.println("before gc: "+abcWeakRef.get());       
System.gc();       
System.out.println("after gc: "+abcWeakRef.get());   

運(yùn)行結(jié)果:

before gc: abc

after gc: null

gc收集弱可及對(duì)象的執(zhí)行過程和軟可及一樣舔痕,只是gc不會(huì)根據(jù)內(nèi)存情況來決定是不是收集該對(duì)象。

如果你希望能隨時(shí)取得某對(duì)象的信息豹缀,但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集,那么你應(yīng)該用 Weak Reference 來記住此對(duì)象慨代,而不是用一般的 reference邢笙。

A obj = new A();    
  
    WeakReference wr = new WeakReference(obj);    
  
    obj = null;    
  
    //等待一段時(shí)間,obj對(duì)象就會(huì)被垃圾回收   
  ...    
  
  if (wr.get()==null) {    
  System.out.println("obj 已經(jīng)被清除了 ");    
  } else {    
  System.out.println("obj 尚未被清除侍匙,其信息是 "+obj.toString());   
  }   
  ...   
}  

在此例中氮惯,透過 get() 可以取得此 Reference 的所指到的對(duì)象,如果返回值為 null 的話想暗,代表此對(duì)象已經(jīng)被清除妇汗。

這類的技巧,在設(shè)計(jì) Optimizer 或 Debugger 這類的程序時(shí)常會(huì)用到说莫,因?yàn)檫@類程序需要取得某對(duì)象的信息杨箭,但是不可以 影響此對(duì)象的垃圾收集。

四储狭、虛引用(PhantomReference)

"虛引用"顧名思義互婿,就是形同虛設(shè),與其他幾種引用都不同辽狈,虛引用并不會(huì)決定對(duì)象的生命周期慈参。如果一個(gè)對(duì)象僅持有虛引用,那么它就和沒有任何引用一樣刮萌,在任何時(shí)候都可能被垃圾回收驮配。虛引用主要用來跟蹤對(duì)象被垃圾回收的活動(dòng)。

虛引用與軟引用和弱引用的一個(gè)區(qū)別在于:虛引用必須和引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用。當(dāng)垃 圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)對(duì)象時(shí)壮锻,如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用琐旁,就會(huì)在回收對(duì)象的內(nèi)存之前,把這個(gè)虛引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中躯保。程序可以通過判斷引用隊(duì)列中是 否已經(jīng)加入了虛引用旋膳,來了解被引用的對(duì)象是否將要被垃圾回收。程序如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)虛引用已經(jīng)被加入到引用隊(duì)列途事,那么就可以在所引用的對(duì)象的內(nèi)存被回收之前采取必要的行動(dòng)验懊。

建立虛引用之后通過get方法返回結(jié)果始終為null,通過源代碼你會(huì)發(fā)現(xiàn),虛引用通向會(huì)把引用的對(duì)象寫進(jìn)referent,只是get方法返回結(jié)果為null.先看一下和gc交互的過程在說一下他的作用.

1 不把referent設(shè)置為null, 直接把heap中的new String("abc")對(duì)象設(shè)置為可結(jié)束的(finalizable).

2 與軟引用和弱引用不同, 先把PhantomRefrence對(duì)象添加到它的ReferenceQueue中.然后在釋放虛可及的對(duì)象.

你會(huì)發(fā)現(xiàn)在收集heap中的new String("abc")對(duì)象之前,你就可以做一些其他的事情.通過以下代碼可以了解他的作用.

import java.lang.ref.PhantomReference;       
import java.lang.ref.Reference;       
import java.lang.ref.ReferenceQueue;       
import java.lang.reflect.Field;       
      
public class Test {       
    public static boolean isRun = true;       
      
    public static void main(String[] args) throws Exception {       
        String abc = new String("abc");       
        System.out.println(abc.getClass() + "@" + abc.hashCode());       
        final ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<String>();       
        new Thread() {       
            public void run() {       
                while (isRun) {       
                    Object o = referenceQueue.poll();       
                    if (o != null) {       
                        try {       
                            Field rereferent = Reference.class      
                                    .getDeclaredField("referent");       
                            rereferent.setAccessible(true);       
                            Object result = rereferent.get(o);       
                            System.out.println("gc will collect:"      
                                    + result.getClass() + "@"      
                                    + result.hashCode());       
                        } catch (Exception e) {       
      
                            e.printStackTrace();       
                        }       
                    }       
                }       
            }       
        }.start();       
        PhantomReference<String> abcWeakRef = new PhantomReference<String>(abc,       
                referenceQueue);       
        abc = null;       
        Thread.currentThread().sleep(3000);       
        System.gc();       
        Thread.currentThread().sleep(3000);       
        isRun = false;       
    }       
      
}   
  結(jié)果為
  class java.lang.String@96354 
  gc will collect:class java.lang.String@96354
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