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详解强引用、软引用、弱引用、虚引用

程序员文章站 2022-05-13 21:25:48
...

1、强引用

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 o1 = new Object();

当内存空间不足,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。如果不使用时,要通过如下方式来弱化引用,如下:

o1=null;     // 帮助垃圾收集器回收此对象

在一个方法的内部有一个强引用,这个引用保存在栈中,而真正的引用内容(Object)保存在堆中。当这个方法运行完成后就会退出方法栈,则引用内容的引用不存在,这个Object会被回收。
但是如果这个o是全局的变量时,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。
强引用在实际中有非常重要的用处,举个ArrayList的实现源代码:

private transient Object[] elementData;
public void clear() {
       modCount++;
       // Let gc do its work
       for (int i = 0; i < size; i++)
           elementData[i] = null;
       size = 0;
}

在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组,在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为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重新的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用,这样就可以及时释放内存。

2、软引用

定义两个环境:内存不足和内存足够时:


    public static void main(String[] args)
    {
//        Memory_Enough();
        Memory_Not_Enough();
    }

内存足够时:

    public static void Memory_Not_Enough()
    {
    //在VM option中配置 -Xms10m -Xmx10m 造成内存不足的条件
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());

        o1 = null;
        System.gc();
        try
        {
            byte[] array = new byte[50 * 1024 * 1024];
        }
        catch (Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            System.out.println(o1);
            System.out.println(softReference.get());
        }
    }

输出结果:

java.lang.Object@135fbaa4
java.lang.Object@135fbaa4
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.jvm.mz.SoftReferenceDemo.Memory_Not_Enough(SoftReferenceDemo.java:34)
	at com.jvm.mz.SoftReferenceDemo.main(SoftReferenceDemo.java:50)
null
null

在内存不足的时候、会回收软引用的对象

内存足够时:

    public static void Memory_Enough()
    {
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());

        System.out.println("=====");

        o1 = null;
        System.gc();

        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
    }

输出结果:

java.lang.Object@135fbaa4
java.lang.Object@135fbaa4 
 =====
null
java.lang.Object@135fbaa4

在内存足够的时候,不会回收软引用的对象

使用场景

  1、软引用在实际中有重要的应用,例如浏览器的后退按钮。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。

(1)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

(2)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

2、mybatis的缓存也用到了软引用,在内存不足的时候,会自动清楚缓存内容

3、弱引用

弱引用不管内存是否充足,都会在系统进行GC的时候进行回收

package com.jvm.mz;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class WeakReferenceDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Object o1 = new Object();
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());

        o1 = null;
        System.gc();

        System.out.println("============");

        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());
    }
}

输出结果:

[email protected]
[email protected]
============
null
null

3.1引用队列

引用队列适用于 软引用、弱引用、虚引用
引用队列是引用进行回收之前会被放到一个引用队列里面,引用队列可以在定义的时候加上去

package com.jvm.mz;

import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;

public class ReferenceQueenDemo
{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        Object o1 = new Object();
        ReferenceQueue<Object> queen = new ReferenceQueue<>();
        WeakReference<Object> weak = new WeakReference<>(o1,queen);

        System.out.println(o1);
        System.out.println(weak.get());
        System.out.println(queen.poll());

        System.out.println("=====");

        o1 = null;
        System.gc();

        System.out.println(o1);
        System.out.println(weak.get());
        System.out.println(queen.poll());


    }
}

输出结果:

java.lang.Object@135fbaa4
java.lang.Object@135fbaa4
null
=====
null
null
java.lang.ref.WeakReference@45ee12a7

3.2 WeakHashMap

WeakHashmap中如果key在赋值为空的时候,则该键值对也会回收

package com.jvm.mz;

import java.util.HashMap;
import java.util.WeakHashMap;

public class WeakHashMapDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        myHashmap();
        System.out.println("======");
        myWeakHashmap();
    }

    private static void myWeakHashmap()
    {
        WeakHashMap<Integer, String> map = new WeakHashMap<>();
        Integer key = new Integer(2);
        String value = "HashMap";

        map.put(key, value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);

        System.gc();
        System.out.println(map + "\t" + map.size());
    }

    private static void myHashmap()
    {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        Integer key = new Integer(1);
        String value = "HashMap";

        map.put(key, value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);

        System.gc();
        System.out.println(map + "\t" + map.size());
    }
}

输出结果:

{1=HashMap}
{1=HashMap}
{1=HashMap}	1
======
{2=HashMap}
{2=HashMap}
{}	0

以上实例中,如果WeakHashMap的key被赋值为空后,那么该键值对也会被回收掉

4、虚引用

虚引用的get方法无论如何都返回为null,形同虚设的意思,首先看下源码:

    public T get() {
        return null;
    }

虚引用结合引用队列来使用,在虚引用在回收之前会被放到引用队列中:

package com.jvm.mz;

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;

public class PhantomReferenceDemo
{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        Object o1 = new Object();
        ReferenceQueue<Object> queen = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference<Object> phan = new PhantomReference<>(o1,queen);

        System.out.println(o1);
        System.out.println(phan.get());
        System.out.println(queen.poll());

        System.out.println("====");

        o1 = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);

        System.out.println(o1);
        System.out.println(phan.get());
        System.out.println(queen.poll());

    }
}

输出结果:

java.lang.Object@135fbaa4
null
null
====
null
null
java.lang.ref.PhantomReference@45ee12a7
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