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jvm之强软弱虚引用

程序员文章站 2022-03-26 20:35:05
强软弱虚引用在java中,除了基本数据类型的变量外,其他所有的变量都是引用类型,指向堆上各种不同的对象。在jvm中,除了我们常用的强引用外,还有软引用、弱引用、虚引用,这四种引用类型的生命周期与jvm的垃圾回收过程息息相关。那么这四种引用类型有什么区别?具体使用场景是什么?所有引用类型,都是抽象类java.lang.ref.Reference的子类,这个类的主要方法为get()方法: public T get() { return this.referent; }...

强软弱虚引用

在java中,除了基本数据类型的变量外,其他所有的变量都是引用类型,指向堆上各种不同的对象。

在jvm中,除了我们常用的强引用外,还有软引用、弱引用、虚引用,这四种引用类型的生命周期与jvm的垃圾回收过程息息相关。

那么这四种引用类型有什么区别?具体使用场景是什么?

所有引用类型,都是抽象类java.lang.ref.Reference的子类,这个类的主要方法为get()方法:

    public T get() {
        return this.referent;
    }

除了虚引用(因为get永远返回null),如果对象还没有被销毁,都可以通过get方法获取原有对象。这意味着,利用软引用和弱引用,我们可以将访问到的对象,重新指向强引用,也就是人为的改变了对象的可达性状态!

强引用

强引用(Strong references)就是直接new一个普通对象,表示一种比较强的引用关系,只要还有强引用对象指向一个对象,那么表示这个对象还活着,垃圾收集器宁可抛出OOM异常,也不会回收这个对象。

例如下面的引用u就是一个强引用。

public class StrongReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        User u = new User();
        System.out.println(u);
        u = null;
        System.gc();

        System.in.read();
    }
}

public class User {

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("call User finalize() method");
    }
}

上面的User对象重写了父类Object的finalize(),在GC准备释放对象所占用的内存空间之前,它将首先调用finalize()方法。

在Java中,由于GC的自动回收机制,因而并不能保证finalize方法会被及时地执行(垃圾对象的回收时机具有不确定性),也不能保证它们会被执行(程序由始至终都未触发垃圾回收),所以finalize不推荐使用,这里只是为了演示垃圾回收的过程。

另外finalize()最多只会被调用一次,也就是只能利用finalize()为对象续命一次。

软引用

软引用用于存储一些可有可无的东西,例如缓存,当系统内存充足时,这些对象不会被回收,当系统内存不足时也是GC时才会回收这些对象,如果回收完这些对象后内存还是不足,就会抛出OOM异常。

// vm args: -Xmx36m -XX:+PrintGCDetails
public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        SoftReference<User> softReference = new SoftReference<>(new User()); // 软引用

        System.out.println(softReference.get());

        System.gc(); 

        TimeUnit.SECONDS.sleep(3); // wait gc thread run

        System.out.println(softReference.get()); // User对象不会被回收

        byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10]; // 分配一个大对象使得堆空间不足,软引用对象会在OOM之前先被回收
        System.out.println(softReference.get());

    }
}

在上面的例子中,第一次发生gc时,User对象不会被回收,第二次发生gc时由于堆空间不足,会先回收软引用的对象,回收完了还是空间不足,最后抛出OOM异常。

弱引用

弱引用(WeakReference)并不能使对象豁免垃圾回收,仅仅是提供一种访问在弱引用状态下对象的途径。只要发生gc,弱引用对象就会被回收。ThreadLocal中就使用了WeakReference来避免内存泄漏。

public class WeakReferenceDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        WeakReference<User> weakReference = new WeakReference<>(new User());

        System.out.println(weakReference.get());

        System.gc();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(3); // wait gc thread run

        System.out.println(weakReference.get()); // null
    }
}

上面的例子只要发生gc,User对象就会被垃圾收集器回收。

虚引用

虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。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。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。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,就会在回收对象之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序如果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。

// vm args: -Xms4m -XX:+PrintGC
public class PhantomReferenceDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        ReferenceQueue<User> referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); // 引用队列
        PhantomReference<User> phantomReference = new PhantomReference<>(new User(), referenceQueue); // 虚引用

        System.out.println(phantomReference.get()); // null


        new Thread(() -> {
            while (true) {
                Reference<? extends User> poll = referenceQueue.poll();
                if (poll != null) {
                    System.out.println("--- 虚引用对象被jvm回收了 ---- " + poll);
                    System.out.println("--- 回收对象 ---- " + poll.get()); // null
                }
            }
        }).start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

        System.gc();

        System.in.read();

    }

    private static class User {

        private int[] bytes = new int[1024 * 1024 * 5];

        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("call User finalize() method");
        }
    }
}

实际上,虚引用的get()方法总是返回null。

基于虚引用,有一个更加优雅的实现方式,那就是Cleaner,可以用来替代Object类的finalizer方法,在DirectByteBuffer中用来回收堆外内存。

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