簡介:
本文主要介紹JAVA中的四種引用: StrongReference(強引用)、SoftReferenc(軟引用)、WeakReferenc(弱引用)、PhantomReference(虛引用)的作用。同時我們還將介紹ReferenceQueue和WeakHashMap的功能和使用示例。
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1. JAVA中的四種引用
四種引用中,軟引用、若引用、虛引用都需要相關類來創建。創建的時候都需要傳遞一個對象,然后通過引用的get方法獲取真正的對象。
1.1 StrongReference(強引用)
強引用就是我們一般在程序中引用一個對象的方式
Object obj = new Object();
obj就是一個強引用。垃圾回收器絕不會回收它,當內存空間不足,Java虛擬機寧願拋出OutOfMemoryError錯誤,使程序異常終止,也不會靠回收具有強引用的對象來解決內存不足的問題。
1.2 SoftReference(軟引用)
軟引用的創建要借助於java.lang.ref包下的SoftReferenc類。當JVM進行垃圾回收時,只有在內存不足的時候JVM才會回收僅有軟引用指向的對象所占的空間。
package javalearning; import java.lang.ref.SoftReference; /* * 虛擬機參數配置 * -Xms256m * -Xmx1024m */ public class SoftReferenceDemo { public static void main(String[] args){ /*軟引用對象中指向了一個長度為300000000個元素的整形數組*/ SoftReference<int[]> softReference = new SoftReference<int[]>(new int[300000000]); /*主動調用一次gc,由於此時JVM的內存夠用,此時softReference引用的對象未被回收*/ System.gc(); System.out.println(softReference.get()); /*消耗內存,會導致一次自動的gc,此時JVM的內存不夠用 *就回收softReference對象中指向的數組對象*/ int[] strongReference = new int[100000000]; System.out.println(softReference.get()); } }
我們應該注意到,上面的代碼中名為softReference的引用指向了一個
SoftReference對象,這個指向還是一個強引用類型。而SoftReference對象中指向int類型數組的引用就是一個軟引用類型了。
運行結果
[I@2a139a55 null
1.3 WeakReference(弱引用)
弱引用的創建要借助於java.lang.ref包下的WeakReferenc類。當JVM進行垃圾回收時,無論內存是否充足,都會回收僅被弱引用關聯的對象。由於垃圾回收器是一個優先級很低的線程,因此不一定會很快發現那些被弱引用指向的對象。
package javalearning; import java.lang.ref.WeakReference; public class WeakReferenceDemo { public static void main(String[] args){ /*若引用對象中指向了一個長度為1000個元素的整形數組*/ WeakReference<String[]> weakReference = new WeakReference<String[]>(new String[1000]); /*未執行gc,目前僅被弱引用指向的對象還未被回收,所以結果不是null*/ System.out.println(weakReference.get()); /*執行一次gc,即使目前JVM的內存夠用,但還是回收僅被弱引用指向的對象*/ System.gc(); System.out.println(weakReference.get()); } }
同理,上面的代碼中名為weakReference的引用指向了一個
WeakReference對象,這個指向還是一個強引用類型。而WeakReference對象中指向String類型數組的引用就是一個弱引用類型了。
運行結果
[Ljava.lang.String;@2a139a55 null
1.4 PlantomReference(虛引用)
如果一個對象僅持有虛引用,那么它就和沒有任何引用一樣,在任何時候都可能被垃圾回收。創建一個虛引用對象時必須還要傳遞一個引用隊列(ReferenceQueue)。
2. ReferenceQueue(引用隊列)簡介
當gc(垃圾回收線程)准備回收一個對象時,如果發現它還僅有軟引用(或弱引用,或虛引用)指向它,就會在回收該對象之前,把這個軟引用(或弱引用,或虛引用)加入到與之關聯的引用隊列(ReferenceQueue)中。如果一個軟引用(或弱引用,或虛引用)對象本身在引用隊列中,就說明該引用對象所指向的對象被回收了。
當軟引用(或弱引用,或虛引用)對象所指向的對象被回收了,那么這個引用對象本身就沒有價值了,如果程序中存在大量的這類對象(注意,我們創建的軟引用、弱引用、虛引用對象本身是個強引用,不會自動被gc回收),就會浪費內存。因此我們這就可以手動回收位於引用隊列中的引用對象本身。
除了上面代碼展示的創建引用對象的方式。軟、弱、虛引用的創建還有另一種方式,即在創建引用的同時關聯一個引用隊列。
SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) WeakReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q)
下面的示例中我們利用ReferenceQueue回收SoftReference對象本身。
package javalearning; import java.lang.ref.ReferenceQueue; import java.lang.ref.SoftReference; public class ReferenceQueneDemo { @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" }) public static void main(String[] args){ /*創建引用隊列*/ ReferenceQueue<SoftReference<int[]>> rq = new ReferenceQueue<SoftReference<int[]>>(); /*創建一個軟引用數組,每一個對象都是軟引用類型*/ SoftReference<int[]>[] srArr = new SoftReference[1000]; for(int i = 0; i < srArr.length; i++){ srArr[i] = new SoftReference(new int[300000], rq); } /*(可能)在gc前保留下了三個強引用*/ int[] arr1 = srArr[30].get(); int[] arr2 = srArr[60].get(); int[] arr3 = srArr[90].get(); /*占用內存,會導致一次gc,使得只有軟引用指向的對象被回收*/ int[] strongRef = new int[200000000]; Object x; int n = 0; while((x = rq.poll()) != null){ int idx = 0; while(idx < srArr.length){ if(x == srArr[idx]){ System.out.println("free " + x); srArr[idx] = null; /*手動釋放內存*/ n++; break; } idx++; } } /*當然最簡單的方法是通過isEnqueued()判斷一個軟引用方法是否在 * 隊列中,上面的方法只是舉例 int n = 0; for(int i = 0; i < srArr.length; i++){ if(srArr[i].isEnqueued()){ srArr[i] = null; n++; } } */ System.out.println("recycle " + n + " SoftReference Object"); } }
運行結果(省略部分結果)
…… …… …… free java.lang.ref.SoftReference@cc285f4 free java.lang.ref.SoftReference@55f3ddb1 free java.lang.ref.SoftReference@8bd1b6a free java.lang.ref.SoftReference@18be83e4 free java.lang.ref.SoftReference@cb5822 recycle 997 SoftReference Object
從上面的例子中可以看出,我們回收SoftReference對象的效率並不高。原因是每從隊列中取出一個SoftReference引用,就是我們必須和SoftReference[]數組中的每一個對象逐個比較。這樣的查找方式顯然不及HashMap,所以我們自然想到構建一個引用類型的HashMap來解決這個問題。而實際上JDK中已經提供了一個具有這樣功能的類,即WeakHashMap。
3. WeakHashMap簡介
WeakHahsMap 的實現原理簡單來說就是HashMap里面的條目 Entry繼承了 WeakReference,那么當 Entry 的 key 不再被使用(即,引用對象不可達)且被 GC 后,那么該 Entry 就會進入到 ReferenceQueue 中。當我們調用WeakHashMap 的get和put方法會有一個副作用,即清除無效key對應的Entry。這個過程就和上面的代碼很類似了,首先會從引用隊列中取出一個Entry對象,然后在HashMap中查找這個Entry對象的位置,最后把這個 Entry 從 HashMap中刪除,這時key和value對象都被回收了。重復這個過程直到隊列為空。
最后說明一點,WeakHashMap是線程安全的。
package javalearning; import java.util.WeakHashMap; public class WeakHashMapDemo { public static void main(String[] args){ WeakHashMap<String, byte[]> whm = new WeakHashMap<String, byte[]>(); String s1 = new String("s1"); String s2 = new String("s2"); String s3 = new String("s3"); whm.put(s1, new byte[100]); whm.put(s2, new byte[100]); whm.put(s3, new byte[100]); s2 = null; s3 = null; /*此時可能還未執行gc,所以可能還可以通過僅有弱引用的key找到value*/ System.out.println(whm.get("s1")); System.out.println(whm.get("s2")); System.out.println(whm.get("s3")); System.out.println("-------------------"); /*執行gc,導致僅有弱引用的key對應的entry(包括value)全部被回收*/ System.gc(); System.out.println(whm.get("s1")); System.out.println(whm.get("s2")); System.out.println(whm.get("s3")); } }
運行結果
[B@2a139a55 [B@15db9742 [B@6d06d69c ------------------- [B@2a139a55 null null