强引用(StrongReference)
日常开发中我们使用的大部分引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,就表示它处于可达状态,垃圾回收器绝不会回收它,即便系统内存非常紧张,Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误,使程序异常终止,也不会回收被强引用所引用的对象。因此,强引用是造成Java内存泄露的主要原因之一。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。
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。
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; // str=null后,此时只有软引用
System.gc(); // 内存不足,垃圾回收器会回收软引用对象
}
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。
运行下面的代码,分配最大堆和初始堆-Xmx10M -Xms10M
public class SoftRefQ {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new CheckRefQueue();
t.setDaemon(true);
t.start();
User u = new User(1, "hutaishi");
softQueue = new ReferenceQueue<>();
// 当对象的可达性变为不可达的时候,软引用对象会进入引用队列,通过这个引用队列,可以跟踪对象的回收情况
// 在这里就是UserSoftReference 这个软引用对象对进入softQueue队列中
UserSoftReference userSoftRef = new UserSoftReference(u, softQueue);
u = null; //此时对象没有强引用了
System.out.println(userSoftRef.get());
System.gc();
System.out.println("after gc");
System.out.println(userSoftRef.get());
System.out.println("-------------------------------------");
byte[] b = new byte[1024 * 880 * 7]; // -Xmx10M -Xms10M
// 注意分配的最大堆为10M, 在上一步中,申请内存的时候,发现堆内存不足,而User 对象只有软引用了,所以就回收U对象
//对象已被回收,无法通过软引用获取对象
System.out.println(userSoftRef.get());
}
private static ReferenceQueue<User> softQueue = null;
public static class CheckRefQueue extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) if (softQueue != null) {
UserSoftReference obj = null;
try {
Reference<? extends User> remove = softQueue.remove();
obj = (UserSoftReference) remove;
if (obj != null) {
System.out.println("user id = " + obj.uid + " is delete");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static class UserSoftReference extends SoftReference<User> {
private int uid;
public UserSoftReference(User referent, ReferenceQueue<? super User> q) {
super(referent, q);
this.uid = referent.id;
}
public int getUid() {
return uid;
}
public void setUid(int uid) {
this.uid = uid;
}
}
public static class User {
private int id;
private String name;
private String[] friends = new String[1000]; // 占用一定量的内存空间
public User() {
}
public User(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
friends[i] = "hello world";
}
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
}
输出结果
User{id=1, name='hutaishi'}
after gc
User{id=1, name='hutaishi'}
-------------------------------------
user id = 1 is delete
null
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 Main {
public static void main(String[] args) {
ReferenceQueue<Apple> appleReferenceQueue = new ReferenceQueue<>();
WeakReference<Apple> appleWeakReference = new WeakReference<>(new Apple("青苹果"), appleReferenceQueue);
WeakReference<Apple> appleWeakReference2 = new WeakReference<>(new Apple("毒苹果"), appleReferenceQueue);
System.out.println("=====gc调用前=====");
Reference<? extends Apple> reference = null;
while ((reference = appleReferenceQueue.poll()) != null ) {
//不会输出,因为没有回收被弱引用的对象,并不会加入队列中
System.out.println(reference);
}
System.out.println("----------------------------");
System.out.println(appleWeakReference);
System.out.println(appleWeakReference2);
System.out.println(appleWeakReference.get());
System.out.println(appleWeakReference2.get());
System.out.println("=====调用gc=====");
System.gc();
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("=====gc调用后=====");
//下面两个输出为null,表示对象被回收了
System.out.println(appleWeakReference.get());
System.out.println(appleWeakReference2.get());
//输出结果,并且就是上面的appleWeakReference、appleWeakReference2,再次证明对象被回收了
Reference<? extends Apple> reference2 = null;
while ((reference2 = appleReferenceQueue.poll()) != null ) {
//如果使用继承的方式就可以包含其他信息了
// 使用继承的方式,可以跟踪对象的回收情况
System.out.println("appleReferenceQueue中:" + reference2);
}
}
}
输出如下
=====gc调用前=====
----------------------------
java.lang.ref.WeakReference@10f87f48
java.lang.ref.WeakReference@b4c966a
Apple{name='青苹果'}, hashCode:793589513
Apple{name='毒苹果'}, hashCode:1313922862
=====调用gc=====
--------------Apple: 毒苹果 finalize。
--------------Apple: 青苹果 finalize。
=====gc调用后=====
null
null
appleReferenceQueue中:java.lang.ref.WeakReference@10f87f48
appleReferenceQueue中:java.lang.ref.WeakReference@b4c966a
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。
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: