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Java 強、弱、軟、虛,你屬於哪一種?

Java中的四種引用

Java中有四種引用型別:強引用、軟引用、弱引用、虛引用。

Java為什麼要設計這四種引用

Java的記憶體分配和記憶體回收,都不需要程式設計師負責,都是由偉大的JVM去負責,一個物件是否可以被回收,主要看是否有引用指向此物件,說的專業點,叫可達性分析。

Java設計這四種引用的主要目的有兩個:

  1. 可以讓程式設計師通過程式碼的方式來決定某個物件的生命週期;

  2. 有利用垃圾回收。

強引用

強引用是最普遍的一種引用,我們寫的程式碼,99.9999%都是強引用:

Object o = new Object();

這種就是強引用了,是不是在程式碼中隨處可見,最親切。

只要某個物件有強引用與之關聯,這個物件永遠不會被回收,即使記憶體不足,JVM寧願丟擲

OOM,也不會去回收。

那麼什麼時候才可以被回收呢?當強引用和物件之間的關聯被中斷了,就可以被回收了。

我們可以手動把關聯給中斷了,方法也特別簡單:

o = null;

我們可以手動呼叫GC,看看如果強引用和物件之間的關聯被中斷了,資源會不會被回收,為了更方便、更清楚的觀察到回收的情況,我們需要新寫一個類,然後重寫finalize方法,下面我們來進行這個實驗:

public class Student {    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("Student 被回收了");
    }
}

public static void main(String[] args) { Student student = new Student(); student = null; System.gc(); }

執行結果:

Student 被回收了

可以很清楚的看到資源被回收了。

當然,在實際開發中,千萬不要重寫finalize方法

在實際的開發中,看到有一些物件被手動賦值為NULL,很大可能就是為了“特意提醒”JVM這塊資源可以進行垃圾回收了。點選這裡獲取一份 JVM 實戰教程。

軟引用

下面先來看看如何建立一個軟引用:

SoftReference<Student>studentSoftReference=new
SoftReference<Student>(new Student());

軟引用就是把物件用SoftReference包裹一下,當我們需要從軟引用物件獲得包裹的物件,只要get一下就可以了:

SoftReference<Student>studentSoftReference=new SoftReference<Student>(new Student());
Student student = studentSoftReference.get();
System.out.println(student);

軟引用有什麼特點呢:

當記憶體不足,會觸發JVM的GC,如果GC後,記憶體還是不足,就會把軟引用的包裹的物件給幹掉,也就是隻有在記憶體不足,JVM才會回收該物件。

還是一樣的,必須做實驗,才能加深印象:

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<byte[]>(new byte[1024*1024*10]);
System.out.println(softReference.get());
System.gc();
System.out.println(softReference.get());        
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10];
System.out.println(softReference.get());

我定義了一個軟引用物件,裡面包裹了byte[],byte[]佔用了10M,然後又建立了10Mbyte[]。

執行程式,需要帶上一個引數:

-Xmx20M

代表最大堆記憶體是20M。

執行結果:

[B@11d7fff
[B@11d7fff
null

可以很清楚的看到手動完成GC後,軟引用物件包裹的byte[]還活的好好的,但是當我們建立了一個10M的byte[]後,最大堆記憶體不夠了,所以把軟引用物件包裹的byte[]給幹掉了,如果不幹掉,就會丟擲OOM。

軟引用到底有什麼用呢?比較適合用作快取,當記憶體足夠,可以正常的拿到快取,當記憶體不夠,就會先幹掉快取,不至於馬上丟擲OOM。說到快取,大家可以關注微信公眾號Java技術棧獲取更多幹貨。

弱引用

弱引用的使用和軟引用類似,只是關鍵字變成了WeakReference

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1024\*1024\*10]);
System.out.println(weakReference.get());

弱引用的特點是不管記憶體是否足夠,只要發生GC,都會被回收:

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1]);
System.out.println(weakReference.get());
System.gc();
System.out.println(weakReference.get());

執行結果:

[B@11d7fffnull

可以很清楚的看到明明記憶體還很充足,但是觸發了GC,資源還是被回收了。
弱引用在很多地方都有用到,比如ThreadLocal、WeakHashMap。

虛引用

虛引用又被稱為幻影引用,我們來看看它的使用

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

虛引用的使用和上面說的軟引用、弱引用的區別還是挺大的,我們先不管ReferenceQueue 是個什麼鬼,直接來執行:

null

竟然打印出了null,我們來看看get方法的原始碼:

public T get() {        
  return null;
}

這是幾個意思,竟然直接返回了null。

這就是虛引用特點之一了:無法通過虛引用來獲取對一個物件的真實引用。

那虛引用存在的意義是什麼呢?這就要回到我們上面的程式碼了,我們把程式碼複製下,以免大家再次往上翻:

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

建立虛引用物件,我們除了把包裹的物件傳了進去,還傳了一個ReferenceQueue,從名字就可以看出它是一個佇列。

虛引用的特點之二就是 虛引用必須與ReferenceQueue一起使用,當GC準備回收一個物件,如果發現它還有虛引用,就會在回收之前,把這個虛引用加入到與之關聯的ReferenceQueue中。

我們來用程式碼實踐下吧

ReferenceQueue queue=new ReferenceQueue();
        List<byte[]> list=new ArrayList<byte[]>();
        PhantomReference<Student> reference=new PhantomReference<Person>(new Student(),queue);
        new Thread() {
            public void run() {
                for(int i=0;i<100;i++) {
                    list.add(new byte[1024*1024]);
                }
                
            };
        }.start();
        
        new Thread(()-> {
            while(true) {
                Reference po=queue.poll();
                if(po!=null) {
                    System.out.println("虛引用被回收了"+po);
                }
                
            }
        }).start();
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        sc.hasNext();
    }

執行結果:

Student 被回收了
虛引用被回收了:java.lang.ref.PhantomReference@1ade6f1

我們簡單的分析下程式碼:
第一個執行緒往集合裡面塞資料,隨著資料越來越多,肯定會發生GC。
第二個執行緒死迴圈,從queue裡面拿資料,如果拿出來的資料不是null,就打印出來。

從執行結果可以看到:當發生GC,虛引用就會被回收,並且會把回收的通知放到ReferenceQueue中。

虛引用有什麼用呢?在NIO中,就運用了虛引用管理堆外記憶體。