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Java 的强引用、弱引用、软引用、虚引用

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。如下:

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,如下:

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

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
}

  软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        
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;

    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();

    弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

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、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

    通过图来看一下他们之间在垃圾回收时的区别:

       当垃圾回收器回收时,某些对象会被回收,某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object来标记存活的对象,然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收,如果对这方面不是很了解,可以参考如下的文章:

      通过表格来说明一下,如下:

     参考文献:

    1、http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3154474.html

    2、http://blog.csdn.net/lifetragedy?viewmode=contents

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