强引用、软引用、弱引用、虚引用
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:
Object strongReference = new Object();
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:
strongReference = null;
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。
public void test() { Object strongReference = 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。
软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
// 强引用 String strongReference = new String("abc"); // 软引用 String str = new String("abc"); SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(str);
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。
ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); String str = new String("abc"); SoftReference<String> softReference = new SoftReference<>(str, referenceQueue); str = null; // Notify GC System.gc(); System.out.println(softReference.get()); // abc Reference<? extends String> reference = referenceQueue.poll(); System.out.println(reference); //null
注意:软引用对象是在jvm内存不够的时候才会被回收,我们调用System.gc()方法只是起通知作用,JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的。就算扫描到软引用对象也不一定会回收它,只有内存不够的时候才会回收。
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:
if(JVM内存不足) { // 将软引用中的对象引用置为null str = null; // 通知垃圾回收器进行回收 System.gc(); }
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:
// 获取浏览器对象进行浏览 Browser browser = new Browser(); // 从后台程序加载浏览页面 BrowserPage page = browser.getPage(); // 将浏览完毕的页面置为软引用 SoftReference softReference = new SoftReference(page); // 回退或者再次浏览此页面时 if(softReference.get() != null) { // 内存充足,还没有被回收器回收,直接获取缓存 page = softReference.get(); } else { // 内存不足,软引用的对象已经回收 page = browser.getPage(); // 重新构建软引用 softReference = new SoftReference(page); }
(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。
String str = new String("abc"); WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str); str = null;
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:
str = null; System.gc();
注意:如果一个对象是偶尔(很少)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。
下面的代码会让一个弱引用再次变为一个强引用:
String str = new String("abc"); WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str); // 弱引用转强引用 String strongReference = weakReference.get();
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
public class GCTarget { // 对象的ID public String id; // 占用内存空间 byte[] buffer = new byte[1024]; public GCTarget(String id) { this.id = id; } protected void finalize() throws Throwable { // 执行垃圾回收时打印显示对象ID System.out.println("Finalizing GCTarget, id is : " + id); } }
import java.lang.ref.ReferenceQueue; import java.lang.ref.WeakReference; public class GCTargetWeakReference extends WeakReference<GCTarget> { // 弱引用的ID public String id; public GCTargetWeakReference(GCTarget gcTarget, ReferenceQueue<? super GCTarget> queue) { super(gcTarget, queue); this.id = gcTarget.id; } protected void finalize() { System.out.println("Finalizing GCTargetWeakReference " + id); } }
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:
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。
String str = new String("abc");
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
// 创建虚引用,要求必须与一个引用队列关联
PhantomReference pr = new PhantomReference(str, queue);
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:
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 | 当内存不足时 | 对象缓存 | 内存不足时终止 |
弱引用 | 正常垃圾回收时 | 对象缓存 | 垃圾回收后终止 |
虚引用 | 正常垃圾回收时 | 跟踪对象的垃圾回收 | 垃圾回收后终止 |
原文链接:https://blog.csdn.net/baidu_22254181/article/details/82555485