java 强软弱虚引用的理解正确使用

浅浅的花香味﹌ 2022-04-12 07:27 171阅读 0赞

### 1、强引用（StrongReference） ###

强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。如：Object o=new Object();   //  强引用  
      当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。如果不使用时，要通过如下方式来弱化引用，如：o=null;     // 帮助垃圾收集器回收此对象  
      显式地设置o为null，或超出对象的生命周期范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象。具体什么时候收集这要取决于gc的算法。  
举例：

public void test(){
        Object o=new Object();
        // 省略其他操作
    }

在一个方法的内部有一个强引用，这个引用保存在栈中，而真正的引用内容（Object）保存在堆中。当这个方法运行完成后就会退出方法栈，则引用内容的引用不存在，这个Object会被回收。  
但是如果这个o是全局的变量时，就需要在不用这个对象时赋值为null，因为强引用不会被垃圾回收。

强引用在实际中有非常重要的用处，举个ArrayList的实现源代码：

private transient Object[] elementData;
    public void clear() {
            modCount++;
            // Let gc do its work
            for (int i = 0; i < size; i++)
                elementData[i] = null;
            size = 0;
    }

在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组，在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。不同于elementData=null，强引用仍然存在，避免在后续调用 add()等方法添加元素时进行重新的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。

### 2、软引用（SoftReference） ###

如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

String str=new String("abc");                                     // 强引用
    SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);     // 软引用 
    str = null;//必须手动置空，否则str还会一直是强引用 
    // 当内存不足时，等价于：
    If(JVM.内存不足()) {
       str = null;  // 转换为软引用
       System.gc(); // 垃圾回收器进行回收
    }

虚引用在实际中有重要的应用，例如浏览器的后退按钮。按后退时，这个后退时显示的网页内容是重新进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看具体的实现策略了。

（1）如果一个网页在浏览结束时就进行内容的回收，则按后退查看前面浏览过的页面时，需要重新构建

（2）如果将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出

这时候就可以使用软引用

Browser prev = new Browser();               // 获取页面进行浏览
    SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 浏览完毕后置为软引用
    prev = null;//必须手动置空，否则prev还会一直是强引用    
    if(sr.get()!=null){ 
        rev = (Browser) sr.get();           // 还没有被回收器回收，直接获取
    }else{
        prev = new Browser();               // 由于内存吃紧，所以对软引用的对象回收了
        sr = new SoftReference(prev);       // 重新构建
    }

这样就很好的解决了实际的问题。  
       软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

### 3、弱引用（WeakReference） ###

弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

String str=new String("abc");      
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);  
str=null;  //这里只是声明，还没有实质回收  
当垃圾回收器进行扫描回收时等价于：

str = null;  
System.gc();  
   如果这个对象是偶尔的使用，并且希望在使用时随时就能获取到，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象。

下面的代码会让str再次变为一个强引用：String  abc = abcWeakRef.get();

当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。

这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

public class ReferenceTest {
     
        private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();
     
        public static void checkQueue() {
            Reference<? extends VeryBig> ref = null;
            while ((ref = rq.poll()) != null) {
                if (ref != null) {
                    System.out.println("In queue: "    + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);
                }
            }
        }
     
        public static void main(String args[]) {
            int size = 3;
            LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                weakList.add(new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq));
                System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast());
     
            }
     
            System.gc(); 
            try { // 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
                Thread.currentThread().sleep(6000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            checkQueue();
        }
    }
     
    class VeryBig {
        public String id;
        // 占用空间,让线程进行回收
        byte[] b = new byte[2 * 1024];
     
        public VeryBig(String id) {
            this.id = id;
        }
     
        protected void finalize() {
            System.out.println("Finalizing VeryBig " + id);
        }
    }
     
    class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {
        public String id;
     
        public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
            super(big, rq);
            this.id = big.id;
        }
     
        protected void finalize() {
            System.out.println("Finalizing VeryBigWeakReference " + id);
        }
    }

最后的输出结果为：

Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@1641c0  
Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@136ab79  
Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@33c1aa  
Finalizing VeryBig Weak 2  
Finalizing VeryBig Weak 1  
Finalizing VeryBig Weak 0  
In queue: Weak 1  
In queue: Weak 2  
In queue: Weak 0

### 4、虚引用（PhantomReference） ###

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 （ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。

### 5 引用队列 监测对象回收 ###

// 创建引用队列
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    Object o = new Object();
    // 为上面对象o创建弱引用，  并将弱引用关联到引用队列中（o一但被回收，reference就会放到引用队列中）
    WeakReference reference = new WeakReference<>(o, referenceQueue);
    System.out.println("start：");
    System.out.println("o:"+o);
    System.out.println("reference:"+reference);
    
    o = null;
    try {
        // 虽然o已经被置为null，但是还没有被回收，所以：o还存在，reference还没有放到引用队列中
        // Remove 是一个阻塞方法，必须指定 timeout
        Reference remove = referenceQueue.remove(100);
        System.out.println("noGc：");
        System.out.println("o:"+reference.get());
        System.out.println("queue中的reference:"+remove);
    
        // 手动调用系统回收，对象o会被回收，同时引用对象o的引用reference会放到引用队列
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
    
        // o已经被回收，所以此时：o不存在，reference已经被放到引用队列中
        Reference remove1 = referenceQueue.remove();
        System.out.println("afterGc：");
        System.out.println("o:"+reference.get());
        System.out.println("queue中的reference:"+remove1);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

引用队列可以绑定各种强软弱虚引用，在引用中的对象被回收时，jvm就会将引用就会放到引用队列中；此时你可以反推出来那些对象被回收了，即：  
如果想判断某个对象是否被回收，是否发生了内存泄漏，用该对象替换上面的o即可。

### 6、总结 ###

Java4种引用的级别由高到低依次为：

强引用  >  软引用  >  弱引用  >  虚引用

上面内容转载于：[http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/details/19752475][http_blog.csdn.net_mazhimazh_article_details_19752475]

### 7 注意声明软弱虚引用的方式 ###

String s = new String("abc");
         WeakReference weakReference = new WeakReference<String>(s);

上面的代码，在进行垃圾回收的时候，但是s此时还是强引用，所以weakReference是无效的，所以正确做法应该是对s手动置空，这样才是完整的强引用转为弱引用。代码如下：

String s = new String("abc");
    WeakReference weakReference = new WeakReference<String>(s);
    // 手动置空，weakReference生效
    s = null;

### 8 声明强引用的特殊方式-reachabilityFence ###

当一个对象已经没有强引用关联了，但是该对象的部分属性仍然需要，所以该对象还不能被回收，那就可以用到jdk9的Reference.reachabilityFence：通知jvm，该对象依然在被使用；  
java 9提供实例如下：

class Resource {
     private static ExternalResource[] externalResourceArray = ...
     int myIndex; Resource(...) {
         myIndex = ...
         externalResourceArray[myIndex] = ...;
         ...
     }
     protected void finalize() {
         externalResourceArray[myIndex] = null;
         ...
     }
     public void action() {
     try {
         // 需要被保护的代码，在new Resource().action()时发挥作用
         int i = myIndex;
         Resource.update(externalResourceArray[i]);
     } finally {
         // 调用 reachbilityFence，明确保障对象 strongly reachable
         Reference.reachabilityFence(this);
     }
     }
     private static void update(ExternalResource ext) {
        ext.status = ...;
     }
    }

[http_blog.csdn.net_mazhimazh_article_details_19752475]: http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/details/19752475