Java 四种引用类型:强引用、软引用、弱引用、虚引用

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发布于: 2020 年 09 月 12 日
Java四种引用类型:强引用、软引用、弱引用、虚引用

Java为什么要设计这四种引用

Java的内存分配和内存回收,都不需要程序员负责,都是由伟大的JVM去负责,一个对象是否可以被回收,主要看是否有引用指向此对象,说的专业点,叫可达性分析。



Java设计这四种引用的主要目的有两个:



  1. 可以让程序员通过代码的方式来决定某个对象的生命周期;

  2. 有利用垃圾回收。



强引用

强引用是最普遍的一种引用,我们写的代码,99.9999%都是强引用:

Object o = new Object();

这种就是强引用了,是不是在代码中随处可见,最亲切。



只要某个对象有强引用与之关联,这个对象永远不会被回收,即使内存不足,JVM宁愿抛出OOM,也不会去回收。



那么什么时候才可以被回收呢?当强引用和对象之间的关联被中断了,就可以被回收了。



我们可以手动把关联给中断了,方法也特别简单:

o = null;

我们可以手动调用GC,看看如果强引用和对象之间的关联被中断了,资源会不会被回收,为了更方便、更清楚的观察到回收的情况,我们需要新写一个类,然后重写finalize方法,下面我们来进行这个实验:

public class Student { @Override
protected void finalize() throws Throwable {
System.out.println("Student 被回收了");
}}public static void main(String[] args) {
Student student = new Student();
student = null;
System.gc();}

运行结果:

Student 被回收了

可以很清楚的看到资源被回收了。



当然,在实际开发中,千万不要重写finalize方法



在实际的开发中,看到有一些对象被手动赋值为NULL,很大可能就是为了“特意提醒”JVM这块资源可以进行垃圾回收了。点击这里获取一份 JVM 实战教程。



软引用

下面先来看看如何创建一个软引用:



SoftReference<Student>studentSoftReference=new SoftReference<Student>(new Student());

软引用就是把对象用SoftReference包裹一下,当我们需要从软引用对象获得包裹的对象,只要get一下就可以了:

SoftReference<Student>studentSoftReference=new SoftReference<Student>(new Student());
Student student = studentSoftReference.get();
System.out.println(student);

软引用有什么特点呢:



当内存不足,会触发JVM的GC,如果GC后,内存还是不足,就会把软引用的包裹的对象给干掉,也就是只有在内存不足,JVM才会回收该对象。



还是一样的,必须做实验,才能加深印象:

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<byte[]>(new byte[1024*1024*10]);
System.out.println(softReference.get());
System.gc();System.out.println(softReference.get());
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10];
System.out.println(softReference.get());

我定义了一个软引用对象,里面包裹了byte[],byte[]占用了10M,然后又创建了10Mbyte[]。



运行程序,需要带上一个参数:

-Xmx20M



代表最大堆内存是20M。



运行结果:

[B@11d7fff
[B@11d7fff
null

可以很清楚的看到手动完成GC后,软引用对象包裹的byte[]还活的好好的,但是当我们创建了一个10M的byte[]后,最大堆内存不够了,所以把软引用对象包裹的byte[]给干掉了,如果不干掉,就会抛出OOM。



软引用到底有什么用呢?比较适合用作缓存,当内存足够,可以正常的拿到缓存,当内存不够,就会先干掉缓存,不至于马上抛出OOM。说到缓存,大家可以关注微信公众号Java技术栈获取更多干货。



弱引用

弱引用的使用和软引用类似,只是关键字变成了WeakReference:

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1024\*1024\*10]);
System.out.println(weakReference.get());

弱引用的特点是不管内存是否足够,只要发生GC,都会被回收:

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1]);
System.out.println(weakReference.get());
System.gc();System.out.println(weakReference.get());

运行结果:

[B@11d7fffnull

可以很清楚的看到明明内存还很充足,但是触发了GC,资源还是被回收了。 

弱引用在很多地方都有用到,比如ThreadLocal、WeakHashMap。



虚引用

虚引用又被称为幻影引用,我们来看看它的使用:

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

虚引用的使用和上面说的软引用、弱引用的区别还是挺大的,我们先不管ReferenceQueue 是个什么鬼,直接来运行:

null

竟然打印出了null,我们来看看get方法的源码:

public T get() {
  return null;
}



这是几个意思,竟然直接返回了null。



这就是虚引用特点之一了:无法通过虚引用来获取对一个对象的真实引用。



那虚引用存在的意义是什么呢?这就要回到我们上面的代码了,我们把代码复制下,以免大家再次往上翻:

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());



创建虚引用对象,我们除了把包裹的对象传了进去,还传了一个ReferenceQueue,从名字就可以看出它是一个队列。



虚引用的特点之二就是 虚引用必须与ReferenceQueue一起使用,当GC准备回收一个对象,如果发现它还有虚引用,就会在回收之前,把这个虚引用加入到与之关联的ReferenceQueue中。



我们来用代码实践下吧:

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
List<byte[]> bytes = new ArrayList<>();
PhantomReference<Student> reference = new PhantomReference<Student>(new Student(),queue);
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100;i++ ) {
bytes.add(new byte[1024 * 1024]);
}}).start();new Thread(() -> {
while (true) {
Reference poll = queue.poll(); if (poll != null) {
System.out.println("虚引用被回收了:" + poll);
} }}).start();Scanner scanner = new Scanner(System.in);
scanner.hasNext();}

运行结果:

Student 被回收了
虚引用被回收了:java.lang.ref.PhantomReference@1ade6f1

我们简单的分析下代码: 

第一个线程往集合里面塞数据,随着数据越来越多,肯定会发生GC。 

第二个线程死循环,从queue里面拿数据,如果拿出来的数据不是null,就打印出来。



从运行结果可以看到:当发生GC,虚引用就会被回收,并且会把回收的通知放到ReferenceQueue中。



虚引用有什么用呢?在NIO中,就运用了虚引用管理堆外内存.



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