Java的四种引用方式使用详解
Java的四种引用方式
java内存管理分为内存分配和内存回收,都不需要程序员负责,垃圾回收的机制主要是看对象是否有引用指向该对象。
java对象的引用包括
强引用,软引用,弱引用,虚引用
Java中提供这四种引用类型主要有两个目的:
第一是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期;
第二是有利于JVM进行垃圾回收。
下面来阐述一下这四种类型引用的概念:
1.强引用
是指创建一个对象并把这个对象赋给一个引用变量。
比如:
Object object =
new
Object();
String str =
"hello"
;
强引用有引用变量指向时永远不会被垃圾回收,JVM宁愿抛出OutOfMemory错误也不会回收这种对象。
- <pre name="code" class="java">public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- new Main().fun1();
- }
- public void fun1() {
- Object object = new Object();
- Object[] objArr = new Object[1000];
- }
当运行至Object[] objArr = new Object[1000];这句时,如果内存不足,JVM会抛出OOM错误也不会回收object指向的对象。不过要注意的是,当fun1运行完之后,object和objArr都已经不存在了,所以它们指向的对象都会被JVM回收。
如果想中断强引用和某个对象之间的关联,可以显示地将引用赋值为null,这样一来的话,JVM在合适的时间就会回收该对象。
比如Vector类的clear方法中就是通过将引用赋值为null来实现清理工作的:
- <pre name="code" class="java">/**
- * Removes the element at the specified position in this Vector.
- * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
- * indices). Returns the element that was removed from the Vector.
- *
- * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
- * ({@code index < 0 || index >= size()})
- * @param index the index of the element to be removed
- * @return element that was removed
- * @since 1.2
- */
- public synchronized E remove(int index) {
- modCount++;
- if (index >= elementCount)
- throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
- Object oldValue = elementData[index];
- int numMoved = elementCount - index - 1;
- if (numMoved > 0)
- System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
- numMoved);
- elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
- return (E)oldValue;
- }
2.软引用(SoftReference)
如果一个对象具有软引用,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,比如网页缓存、图片缓存等。使用软引用能防止内存泄露,增强程序的健壮性。
SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用, 该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。
也就是说,一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后,在垃圾线程对 这个Java对象回收前,SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。
另外,一旦垃圾线程回收该Java对象之 后,get()方法将返回null。
举个栗子:
- <pre name="code" class="java">MyObject aRef = new MyObject();
- SoftReference aSoftRef=new SoftReference(aRef);
此时,对于这个MyObject对象,有两个引用路径,一个是来自SoftReference对象的软引用,一个来自变量aReference的强引用,所以这个MyObject对象是强可及对象。
- <pre name="code" class="java">aRef = null;
Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别对待:软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的。
也就是说,垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象,而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象,对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可反对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前,我们可以通过:
- <pre name="code" class="java">MyObject anotherRef=(MyObject)aSoftRef.get();
重新获得对该实例的强引用。而回收之后,调用get()方法就只能得到null了。
使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference:
- <pre name="code" class="java">ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
- SoftReference ref=new SoftReference(aMyObject, queue);
那么当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时,ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue。也就是说,ReferenceQueue中保存的对象是Reference对象,而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出,它是一个队列,当我们调用它的poll()方法的时候,如果这个队列中不是空队列,那么将返回队列前面的那个Reference对象。
- <pre name="code" class="java">SoftReference ref = null;
- while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) {
- // 清除ref
- }
3.弱引用(WeakReference)
弱引用也是用来描述非必需对象的,当JVM进行垃圾回收时,无论内存是否充足,都会回收被弱引用关联的对象。在java中,用java.lang.ref.WeakReference类来表示。下面是使用示例:
- <pre name="code" class="java">public class test {
- public static void main(String[] args) {
- WeakReference<People>reference=new WeakReference<People>(new People("zhouqian",20));
- System.out.println(reference.get());
- System.gc();//通知GVM回收资源
- System.out.println(reference.get());
- }
- }
- class People{
- public String name;
- public int age;
- public People(String name,int age) {
- this.name=name;
- this.age=age;
- }
- @Override
- public String toString() {
- return "[name:"+name+",age:"+age+"]";
- }
- }
- 输出结果:
[name:zhouqian,age:20]
null
第二个输出结果是null,这说明只要JVM进行垃圾回收,被弱引用关联的对象必定会被回收掉。不过要注意的是,这里所说的被弱引用关联的对象是指只有弱引用与之关联,如果存在强引用同时与之关联,则进行垃圾回收时也不会回收该对象(软引用也是如此)。
比如:将代码做一点小更改:
- <pre name="code" class="java">package yinyong;
- import java.lang.ref.WeakReference;
- public class test {
- public static void main(String[] args) {
- People people=new People("zhouqian",20);
- WeakReference<People>reference=new WeakReference<People>(people);//<span style="color:#FF0000;">关联强引用</span>
- System.out.println(reference.get());
- System.gc();
- System.out.println(reference.get());
- }
- }
- class People{
- public String name;
- public int age;
- public People(String name,int age) {
- this.name=name;
- this.age=age;
- }
- @Override
- public String toString() {
- return "[name:"+name+",age:"+age+"]";
- }
- }//结果发生了很大的变化
- [name:zhouqian,age:20]
- [name:zhouqian,age:20]
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JVM回收,这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。
4.虚引用(PhantomReference)
虚引用和前面的软引用、弱引用不同,它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联,则跟没有引用与之关联一样,在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
要注意的是,虚引用必须和引用队列关联使用,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,就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。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被垃圾回收。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。
- <pre name="code" class="java">import java.lang.ref.PhantomReference;
- import java.lang.ref.ReferenceQueue;
- public class Main {
- public static void main(String[] args) {
- ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
- PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
- System.out.println(pr.get());
- }
- }
软引用和弱引用
对于强引用,我们平时在编写代码时经常会用到。而对于其他三种类型的引用,使用得最多的就是软引用和弱引用,这2种既有相似之处又有区别。它们都是用来描述非必需对象的,但是被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收,而被弱引用关联的对象在JVM进行垃圾回收时总会被回收。
在SoftReference类中,有三个方法,两个构造方法和一个get方法(WekReference类似):
两个构造方法:
- <pre name="code" class="java">public SoftReference(T referent) {
- super(referent);
- this.timestamp = clock;
- }
- public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
- super(referent, q);
- this.timestamp = clock;
- }
get方法用来获取与软引用关联的对象的引用,如果该对象被回收了,则返回null。
在使用软引用和弱引用的时候,我们可以显示地通过System.gc()来通知JVM进行垃圾回收,但是要注意的是,虽然发出了通知,JVM不一定会立刻执行,也就是说这句是无法确保此时JVM一定会进行垃圾回收的。
对象可及性的判断
在很多时候,一个对象并不是从根集直接引用的,而是一个对象被其他对象引用,甚至同时被几个对象所引用,从而构成一个以根集为顶的树形结构。如图2所示
![](http://img1.51cto.com/attachment/200712/200712011196500943855.jpg)
如何利用软引用和弱引用解决OOM问题
前面讲了关于软引用和弱引用相关的基础知识,那么到底如何利用它们来优化程序性能,从而避免OOM的问题呢?
下面举个例子,假如有一个应用需要读取大量的本地图片,如果每次读取图片都从硬盘读取,则会严重影响性能,但是如果全部加载到内存当中,又有可能造成内存溢出,此时使用软引用可以解决这个问题。
设计思路是:用一个HashMap来保存图片的路径 和 相应图片对象关联的软引用之间的映射关系,在内存不足时,JVM会自动回收这些缓存图片对象所占用的空间,从而有效地避免了OOM的问题。在Android开发中对于大量图片下载会经常用到。
MyObject aRef = new MyObject(); SoftReference aSoftRef=new SoftReference(aRef); |
aRef = null; |
MyObject anotherRef=(MyObject)aSoftRef.get(); |
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); SoftReference ref=new SoftReference(aMyObject, queue); |
SoftReference ref = null; while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) { // 清除ref } |
publicclass Employee { private String id;// 雇员的标识号码 private String name;// 雇员姓名 private String department;// 该雇员所在部门 private String Phone;// 该雇员联系电话 privateintsalary;// 该雇员薪资 private String origin;// 该雇员信息的来源 // 构造方法 public Employee(String id) { this.id = id; getDataFromlnfoCenter(); } // 到数据库中取得雇员信息 privatevoid getDataFromlnfoCenter() { // 和数据库建立连接井查询该雇员的信息,将查询结果赋值 // 给name,department,plone,salary等变量 // 同时将origin赋值为"From DataBase" } …… |
publicclass SocketManager { private Map<Socket, User> m = new HashMap<Socket, User>(); publicvoid setUser(Socket s, User u) { m.put(s, u); } public User getUser(Socket s) { returnm.get(s); } publicvoid removeUser(Socket s) { m.remove(s); } } |
import java.util.WeakHashMap; class Element { private String ident; public Element(String id) { ident = id; } public String toString() { returnident; } publicint hashCode() { returnident.hashCode(); } publicboolean equals(Object obj) { return obj instanceof Element && ident.equals(((Element) obj).ident); } protectedvoid finalize(){ System.out.println("Finalizing "+getClass().getSimpleName()+" "+ident); } } class Key extends Element{ public Key(String id){ super(id); } } class Value extends Element{ public Value (String id){ super(id); } } publicclass CanonicalMapping { publicstaticvoid main(String[] args){ int size=1000; Key[] keys=new Key[size]; WeakHashMap<Key,Value> map=new WeakHashMap<Key,Value>(); for(int i=0;i<size;i++){ Key k=new Key(Integer.toString(i)); Value v=new Value(Integer.toString(i)); if(i%3==0) keys[i]=k; map.put(k, v); } System.gc(); } } |
publicclass SocketManager { private Map<Socket,User> m = new WeakHashMap<Socket,User>(); publicvoid setUser(Socket s, User u) { m.put(s, u); } public User getUser(Socket s) { returnm.get(s); } } |