Java的四种引用:强软弱虚

java内存管理分为内存分配和内存回收,都不需要程序员负责,垃圾回收的机制主要是看对象是否有引用指向该对象

  • java对象的引用包括
    强引用,软引用,弱引用,虚引用
  • Java中提供这四种引用类型主要有两个目的:
    1. 是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期;
    2. 是有利于JVM进行垃圾回收。

一、 强引用(StrongReference)

  • 强引用是使用最普遍的引用。只要某个对象有强引用与之关联,JVM必定不会回收这个对象,即使在内存不足的情况下,JVM宁愿抛出OutOfMemory错误也不会回收这种对象
    如下:
        Object object =new Object();
        String str ="hello";

如果想中断强引用和某个对象之间的关联,可以显示地将引用赋值为null,这样一来的话,JVM在合适的时间就会回收该对象,如下:

        object = null;
        str = null;

再看一下源码中如何解决强引用转为软引用后的回收

    /**
     * 这是ArrayList中的清空数组的方法
     */
    private transient Object[] elementData;
    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

注: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。

二、 软引用(SoftReference)

  • 软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象,在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。
    如下:
        String str=new String("abc");                                     // 强引用
        SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);     // 软引用

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
      }
  • 因此,这一点可以很好地用来解决OOM的问题,并且这个特性很适合用来实现缓存:比如网页缓存、图片缓存等。

在浏览页面时,我们会经常使用回退功能,通常有两种程序实现方式:
(1)将用户的过去查看过的用户信息保存在内存中,每个存储用户信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序的始终;缺陷:这样会造成内存的大量浪费,甚至会造成内存溢出。
(2)如果一个页面浏览结束,就对其进行内容的回收,只存储当前页面的用户信息,当用户进行回退操作时,重新构建该用户信息;缺陷:即使垃圾收集线程还没有进行垃圾收集,存储用户信息的对象仍然完好地保存在内存中,应用程序也要重新构建一个对象。
注:我们大都知道,访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素,如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用,必将减少不必要的访问,大大提高程序的运行速度。

  • 因此看一下使用软引用如何解决该问,如下浏览器网页缓存实例:
        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
        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,软引用对象被回收
            sr = new SoftReference(prev);           // 重新构建
        }
  • 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。

三、弱引用(WeakReference)

  • 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。
        // 创建一个引用队列
        ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>();
        // 实现一个弱引用,将强引用类型hello和是实例化的rq放到弱引用实现里面
        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"), rq);
        // 通过弱引用get方法获取强引用中创建的内存空间hello值
        System.out.println(sr.get());
        System.gc();                //通知JVM的gc进行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());

四、 虚引用(PhantomReference)

  • 虚引用也称为幻影引用,一个对象是都有虚引用的存在都不会对生存时间都构成影响,也无法通过虚引用来获取对一个对象的真实引用。唯一的用处:能在对象被GC时收到系统通知,JAVA中用PhantomReference来实现虚引用
  • 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。

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列,那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

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