Java四大引用详解:强引用、软引用、弱引用、虚引用

面试官考察Java引用会问到强引用、弱引用、软引用、虚引用,具体有什么区别?本篇单独来详解 @mikechen

Java引用

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。

强引用

强引用是最普遍的引用,一般把一个对象赋给一个引用变量,这个引用变量就是强引用。

比如:

//  强引用 MikeChen mikechen=new MikeChen();

 

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(MikeChen)保存在Java堆中。

如果一个对象具有强引用,垃圾回收器不会回收该对象,当内存空间不足时,JVM 宁愿抛出 OutOfMemoryError异常。

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:

//帮助垃圾收集器回收此对象 mikechen=null;

 

显式地设置mikechen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。

举例:

package com.mikechen.java.refenence;  /** * 强引用举例 * * @author mikechen */ public class StrongRefenenceDemo {      public static void main(String[] args) {         Object o1 = new Object();         Object o2 = o1;         o1 = null;         System.gc();         System.out.println(o1);  //null         System.out.println(o2);  //java.lang.Object@2503dbd3     } }

 

StrongRefenenceDemo 中尽管 o1已经被回收,但是 o2 强引用 o1,一直存在,所以不会被GC回收。

 

软引用

软引用是一种相对强引用弱化了一些的引用,需要用java.lang.ref.SoftReference 类来实现。

比如:

String str=new String("abc");                                     // 强引用 SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);     // 软引用

 

如果一个对象只具有软引用,则内存空间足够,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。

先通过一个例子来了解一下软引用:

/** * 弱引用举例 * * @author mikechen */ Object obj = new Object(); SoftReference softRef = new SoftReference<Object>(obj);//删除强引用 obj = null;//调用gc  // 对象依然存在 System.gc();System.out.println("gc之后的值:" + softRef.get());

 

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<Object> queue = new ReferenceQueue<>(); Object obj = new Object(); SoftReference softRef = new SoftReference<Object>(obj,queue);//删除强引用 obj = null;//调用gc System.gc(); System.out.println("gc之后的值: " + softRef.get()); // 对象依然存在 //申请较大内存使内存空间使用率达到阈值,强迫gc byte[] bytes = new byte[100 * 1024 * 1024];//如果obj被回收,则软引用会进入引用队列 Reference<?> reference = queue.remove();if (reference != null){     System.out.println("对象已被回收: "+ reference.get());  // 对象为null }

 

软引用通常用在对内存敏感的程序中,比如高速缓存就有用到软引用,内存够用的时候就保留,不够用就回收。

我们看下 Mybatis 缓存类 SoftCache 用到的软引用:

public Object getObject(Object key) {     Object result = null;     SoftReference<Object> softReference = (SoftReference)this.delegate.getObject(key);     if (softReference != null) {         result = softReference.get();         if (result == null) {             this.delegate.removeObject(key);         } else {             synchronized(this.hardLinksToAvoidGarbageCollection) {                 this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.addFirst(result);                 if (this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.size() > this.numberOfHardLinks) {                     this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.removeLast();                 }             }         }     }     return result;}

 

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。

 

弱引用

弱引用的使用和软引用类似,只是关键字变成了 WeakReference:

MikeChen mikechen = new MikeChen(); WeakReference<MikeChen> wr = new WeakReference<MikeChen>(mikechen );

 

弱引用的特点是不管内存是否足够,只要发生 GC,都会被回收。

举例说明:

public class WeakHashMapDemo {      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         myHashMap();         myWeakHashMap();     }      public static void myHashMap() {         HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();         String key = new String("k1");         String value = "v1";         map.put(key, value);         System.out.println(map);          key = null;         System.gc();          System.out.println(map);     }      public static void myWeakHashMap() throws InterruptedException {         WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<String, String>();         //String key = "weak";         // 刚开始写成了上边的代码         //思考一下,写成上边那样会怎么样? 那可不是引用了         String key = new String("weak");         String value = "map";         map.put(key, value);         System.out.println(map);         //去掉强引用         key = null;         System.gc();         Thread.sleep(1000);         System.out.println(map);     }}

 

弱引用的应用

WeakHashMap

public class WeakHashMapDemo {      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         myHashMap();         myWeakHashMap();     }      public static void myHashMap() {         HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();         String key = new String("k1");         String value = "v1";         map.put(key, value);         System.out.println(map);          key = null;         System.gc();          System.out.println(map);     }      public static void myWeakHashMap() throws InterruptedException {         WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<String, String>();         //String key = "weak";         // 刚开始写成了上边的代码         //思考一下,写成上边那样会怎么样? 那可不是引用了         String key = new String("weak");         String value = "map";         map.put(key, value);         System.out.println(map);         //去掉强引用         key = null;         System.gc();         Thread.sleep(1000);         System.out.println(map);     }}

 

当key只有弱引用时,GC发现后会自动清理键和值,作为简单的缓存表解决方案。

ThreadLocal

static class ThreadLocalMap {      static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {         Object value;          Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {             super(k);             value = v;         }     }     //......}

 

ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry 继承了弱引用,key为当前线程实例,和WeakHashMap基本相同。

 

虚引用

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。

虚引用也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”,它是最弱的一种引用关系。

虚引用需要java.lang.ref.PhantomReference 来实现:

A a = new A(); ReferenceQueue<A> rq = new ReferenceQueue<A>(); PhantomReference<A> prA = new PhantomReference<A>(a, rq);

 

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。

 

Java引用总结

java4种引用的级别由高到低依次为:强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用。

以上

作者简介

陈睿|mikechen,10年+大厂架构经验,《BAT架构技术500期》系列文章作者,分享十余年BAT架构经验以及面试心得!

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