Java 引用类型分析与总结

Java 中提供了四种级别的引用类型,分别为:强引用、软引用、弱引用、虚引用,对应源码存在于 java.lang.ref 包下:

Java_ref

该 package 下的类,为垃圾回收提供了更大的灵活性,在包下有三个继承自成抽象类 Reference 的类,它们分别给垃圾回收器(GC)给了不同级别的提示,使 GC 以不同的策略回收对象。

强引用

强引用是使用最普遍的引用,它是默认的引用类型,不需要显式声明,在 java.lang.ref中没有实际的类对应,可以把它理解为 Java 的内置省略默认引用类型。

强引用是程序代码中普遍存在的,类似 Object obj = new Object() ,只要强引用还存在,垃圾收集器永远不会回收掉引用的对象,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。

强引用具备以下三个特点:

  1. 强引用可以直接访问目标对象
  2. 强引用所指向的对象任何时候都不会被系统回收
  3. 强引用可以导致内存泄露

软引用 SoftReference

只具有软引用的对象,GC 承诺在 JVM 内存充足的时候不回收对象。

软引用可以用来实现对内存敏感的高速缓存

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String str=new String("abc"); // 强引用
SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str); // 软引用

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?具体策略可用软引用设计为:

(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

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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
}

Notes:

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。

弱引用 WeakReference

当内存空间充足时,软引用是不会被回收的,而弱引用比软引用更低一级,当垃圾回收器的线程扫描到它所管辖的内存区域,存在弱引用,便会回收,不管当前内存是否足够,不过 GC 是一个优先级很低的线程,因此也不一定会很快就回收。

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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:

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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,那么可以采用 Weak Reference 来记住此对象。

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// 将弱引用变为强引用
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,JVM 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,这时候使用弱引用

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。

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。

总结

Java 4 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

引用类型 被垃圾回收时间 用途 生存时间
强引用 从来不会 对象的一般状态 JVM 停止运行时终止
软引用 在内存不足时 对象缓存 内存不足时终止
弱引用 在垃圾回收时 对象缓存 gc 运行后终止
虚引用 Unknown Unknown Unknown
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