JVM 四種引用方式

 

前言

Java中提供這四種引用類型主要有兩個目的：

• 可以讓程序員通過代碼的方式決定某些對象的生命周期；
• 有利於JVM進行垃圾回收

 

java.lang.ref包下的引用類結構圖

 

 

一、強引用

特點：GC時，永遠不會被回收

是指創建一個對象並把這個對象賦給一個引用變量。比如：

Object object = new Object();

String str = "hello"

 

強引用有引用變量指向時永遠不會被垃圾回收，JVM寧願拋出OutOfMemory錯誤也不會回收這種對象。

public void fun1() {
    Object object = new Object();
    Object[] objArr = new Object[1000];
}

當運行至Object[] objArr = new Object[1000];這句時，如果內存不足，JVM會拋出OOM錯誤也不會回收object指向的對象。不過要注意的是，當fun1運行完之后，object和objArr都已經不存在了，所以它們指向的對象都會被JVM回收。

　　如果想中斷強引用和某個對象之間的關聯，可以顯示地將引用賦值為null，這樣一來的話，JVM在合適的時間就會回收該對象。比如Vector類的clear方法中就是通過將引用賦值為null來實現清理工作的

強引用也是導致內存泄露的主要原因

 

二、軟引用

特點：內存不足時（自動觸發GC），會被回收

 

如果一個對象具有軟引用，內存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它；如果內存空間不足了，就會回收這些對象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用。軟引用可用來實現內存敏感的 高速緩存,比如網頁緩存、圖片緩存等。使用軟引用能防止內存泄露，增強程序的健壯性。

 

SoftReference的特點是它的一個實例保存對一個Java對象的軟引用， 該軟引用的存在不妨礙垃圾收集線程對該Java對象的回收。也就是說，一旦SoftReference保存了對一個Java對象的軟引用后，在垃圾線程對 這個Java對象回收前，SoftReference類所提供的get()方法返回Java對象的強引用。另外，一旦垃圾線程回收該Java對象之 后，get()方法將返回null。

 

示例：

JVM參數 -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails

public static void main(String[] args) {
    Object obj = new Object();
    SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<Object>(obj);
    System.out.println(obj);
    System.out.println(softRef.get());
    // 對象要設置為null，否則不會被回收。原因：通過設置為null讓對象失去引用，方便GC
    // 備注：因為在這個main方法中（主線程），方法未結束之前，不設置為null，對象是不會失去引用的。
    obj = null;
    // 當內存不足時，會自動觸發GC操作，這里就無需手動GC
    try {
        byte[] b = new byte[30 * 1024 * 1024];
    } catch (Exception e) {
        // TODO: handle exception
    } finally {
        System.out.println(obj);
        System.out.println(softRef.get());
    }
}

上述示例說明，軟引用在內存不夠時，通過系統的GC，回收對象了

 

假如有一個應用需要讀取大量的本地圖片：

• 如果每次讀取圖片都從硬盤中讀取則會嚴重影響性能
• 如果一次全部加載到內存中又可能會造成內存溢出

此時使用軟引用可以解決這個問題。

設計思路：用一個HashMap來保存圖片的路徑的相應圖片對象關聯的軟引用之間的映射關系，在內存不足時，JVM會自動回收這些緩存圖片對象所占用的空間，從而有效地避免OOM的問題。

Map<String, SoftRefrence<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftRefrence<Bitmap>>();

 

 

三、弱引用

特點：無論內存是否充足，只要進行GC，都會被回收

 

引用也是用來描述非必需對象的，當JVM進行垃圾回收時，無論內存是否充足，都會回收被弱引用關聯的對象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference類來表示

 

示例：

public static void main(String[] args) {
    Object obj = new Object();
    WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<Object>(obj);
    System.out.println(obj);            // java.lang.Object@7852e922
    System.out.println(weakRef.get());    // java.lang.Object@7852e922
    // 對象要設置為null，否則不會被回收。原因：通過設置為null讓對象失去引用，方便GC
    // 備注：因為在這個main方法中（主線程），方法未結束之前，不設置為null，對象是不會失去引用的。
    obj = null;
    // 這里通過手動觸發GC操作。否則內存充足的情況下很難自動觸發GC
    System.gc();

    System.out.println(obj);            // null
    System.out.println(weakRef.get());    // null
}

上述示例表明，在內存充足的情況下，弱引用的對象也被回收了。

 

WeakHashMap的用法

public static void main(String[] args) {
    WeakHashMap<String, String> weakMap = new WeakHashMap<String, String>();
    String key = "1";
    weakMap.put(key, "test");
    System.out.println(weakMap);            // {1=test}
    System.out.println(weakMap.get(key));    // test

    key = null;
    System.gc();
    System.out.println(weakMap);            // {1=test}
    System.out.println(weakMap.get(key));    // null
}

 

軟引用和弱引用的使用場景：mybatis中的緩存

 

四、虛引用

特點：如同虛設，和沒有引用沒什么區別

 

虛引用和前面的軟引用、弱引用不同，它並不影響對象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference類表示。如果一個對象與虛引用關聯，則跟沒有引用與之關聯一樣，在任何時候都可能被垃圾回收器回收。

 

要注意的是， 虛引用必須和引用隊列關聯使用，當垃圾回收器准備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。如果程序發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，那么就可以在所引用的對象的內存被回收之前采取必要的行動。

示例：

public static void main(String[] args) {
    Object obj = new Object();
    ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();  
    PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(obj, queue);  
    System.out.println(pr.get());  // null
}

 

虛引用的主要作用是跟蹤對象被垃圾回收的狀態。僅僅是提供了一種確保對象被finalize以后，做某些事情的機制。PhantomRefrence的get方法總是返回null，因此無法訪問對應的引用對象。其意義在於說明一個對象已經進入finalization階段，可以被GC回收，用來實現比finalization機制更靈活的回收操作。

換句話說，設置虛引用關聯的唯一目的，就是在這個對象被收集器回收的時候收到一個系統通知或者后續添加進一步的處理。Java技術允許使用finalize()方法在垃圾收集器將對象從內存中清除之前做必要的清理工作。

 

 

引用隊列的用法

public static void main(String[] args) {
    Object obj = new Object();
    ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<Object>();  
    WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<Object>(obj, queue);  
    System.out.println(obj);             // java.lang.Object@7852e922
    System.out.println(weakRef.get());  // java.lang.Object@7852e922
    System.out.println(queue.poll());      // null

    obj = null;
    System.gc();

    System.out.println(obj);             // null
    System.out.println(weakRef.get());  // null
    System.out.println(queue.poll());     // java.lang.ref.WeakReference@4e25154f
}