Java基础篇 - 强引用、弱引用、软引用和虚引用

时间:2021-05-04 04:22:08

Java基础篇 - 强引用、弱引用、软引用和虚引用

原创零壹技术栈 最后发布于2018-09-09 08:58:21 阅读数 4936 收藏
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前言
Java执行GC判断对象是否存活有两种方式其中一种是引用计数。

引用计数:Java堆中每一个对象都有一个引用计数属性,引用每新增1次计数加1,引用每释放1次计数减1。

在JDK 1.2以前的版本中,若一个对象不被任何变量引用,那么程序就无法再使用这个对象。也就是说,只有对象处于(reachable)可达状态,程序才能使用它。

从JDK 1.2版本开始,对象的引用被划分为4种级别,从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。这4种级别由高到低依次为:强引用、软引用、弱引用和虚引用。

正文

(一) 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:

Java基础篇 - 强引用、弱引用、软引用和虚引用

当内存空间不足时,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。
如果强引用对象不使用时,需要弱化从而使GC能够回收,如下:

Java基础篇 - 强引用、弱引用、软引用和虚引用

显式地设置strongReference对象为null,或让其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算法。

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在一个方法的内部有一个强引用,这个引用保存在Java栈中,而真正的引用内容(Object)保存在Java堆中。
当这个方法运行完成后,就会退出方法栈,则引用对象的引用数为0,这个对象会被回收。

但是如果这个strongReference是全局变量时,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。

ArrayList的Clear方法:

在ArrayList类中定义了一个elementData数组,在调用clear方法清空数组时,每个数组元素被赋值为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内存的重新分配。
使用如clear()方法内存数组中存放的引用类型进行内存释放特别适用,这样就可以及时释放内存。

(二) 软引用(SoftReference)

如果一个对象只具有软引用,则内存空间充足时,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。

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软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用。如果软引用所引用对象被垃圾回收,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。

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当内存不足时,JVM首先将软引用中的对象引用置为null,然后通知垃圾回收器进行回收:

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也就是说,垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软引用对象,而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软引用对象。对那些刚构建的或刚使用过的“较新的”软对象会被虚拟机尽可能保留,这就是引入引用队列ReferenceQueue的原因。

应用场景:

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。

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;
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,很好的解决了实际的问题:

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(三) 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。

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JVM首先将软引用中的对象引用置为null,然后通知垃圾回收器进行回收:

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下面的代码会让一个弱引用再次变为一个强引用:

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同样,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。

简单测试:

GCTarget.java

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GCTargetWeakReference.java

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WeakReferenceTest.java

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运行WeakReferenceTest.java,运行结果如下:

可见WeakReference对象的生命周期基本由垃圾回收器决定,一旦垃圾回收线程发现了弱引用对象,在下一次GC过程中就会对其进行回收。

(四) 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。

应用场景:

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:

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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进行垃圾回收。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。

总结
Java中4种引用的级别和强度由高到低依次为:强引用 -> 软引用 -> 弱引用 -> 虚引用

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。

通过表格来说明一下,如下:

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转载于:CSDN博主「零壹技术栈」的原创文章
原文链接:https://blog.csdn.net/baidu_22254181/article/details/82555485