Table of Contents

  1. 强引用(StrongReference)
    1. 代码
  2. 软引用(SoftReference)
    1. 为什么需要使用软引用
    2. 代码
  3. 弱引用(WeakReference)
    1. 代码
  4. 虚引用(PhantomReference)
    1. 代码

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,只有对象处于可触及(reachable)状态,程序才能使用它。从JDK 1.2版本开始,把对象的引用分为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(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。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 ps:强引用其实也就是我们平时A a = new A()这个意思。

代码

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@Test
public void strongReference() {
Object referent = new Object();
/**
* 通过赋值创建 StrongReference
*/
Object strongReference = referent;
assertSame(referent, strongReference);
referent = null;
System.gc();
/**
* StrongReference 在 GC 后不会被回收
*/
assertNotNull(strongReference);
}

软引用(SoftReference)

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。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(下文给出示例)。
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收,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。

为什么需要使用软引用

我们知道,访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素,如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用,必将减少不必要的访问,大大提高程序的运行速度。

代码

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@Test
public void softReference() {
Object referent = new Object();
SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(referent);
assertNotNull(softRerference.get());
referent = null;
System.gc();
/**
* soft references 只有在 jvm OutOfMemory 之前才会被回收, 所以它非常适合缓存应用
*/
assertNotNull(softRerference.get());
}

以下程序创建了一个String对象、ReferenceQueue对象和WeakReference对象:

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//创建一个强引用
String str = new String("hello");
//创建引用队列, <String>为范型标记,表明队列中存放String对象的引用
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>();
//创建一个弱引用,它引用"hello"对象,并且与rq引用队列关联
//<String>为范型标记,表明WeakReference会弱引用String对象
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq);

以上程序代码执行完毕,内存中引用与对象的关系如图所示,”hello”对象同时具有强引用和弱引用:`

带实线的箭头表示强引用,带虚线的箭头表示弱引用。从图中可以看出,此时”hello”对象被str强引用,并且被一个WeakReference对象弱引用,因此”hello”对象不会被垃圾回收。

在以下程序代码中,把引用”hello”对象的str变量置为null,然后再通过WeakReference弱引用的get()方法获得”hello”对象的引用:

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String str = new String("hello"); //①
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③
str=null; //④取消"hello"对象的强引用
String str1=wf.get(); //⑤假如"hello"对象没有被回收,str1引用"hello"对象
//假如"hello"对象没有被回收,rq.poll()返回null
Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑥

执行完以上第④行后,内存中引用与对象的关系下图所示:

此时”hello”对象仅仅具有弱引用,因此它有可能被垃圾回收。假如它还没有被垃圾回收,那么接下来在第⑤行执行wf.get()方法会返回 “hello”对象的引用,并且使得这个对象被str1强引用。再接下来在第⑥行执行rq.poll()方法会返回null,因为此时引用队列中没有任何 引用。ReferenceQueue的poll()方法用于返回队列中的引用,如果没有则返回null。

,在以下程序代码中,执行完第④行后,”hello”对象仅仅具有弱引用。接下来两次调用System.gc()方法,催促垃圾回收器工作,从而提高 “hello”对象被回收的可能性。假如”hello”对象被回收,那么WeakReference对象的引用被加入到ReferenceQueue中, 接下来wf.get()方法返回null,并且rq.poll()方法返回WeakReference对象的引用。

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String str = new String("hello"); //①
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③
str=null; //④
//两次催促垃圾回收器工作,提高"hello"对象被回收的可能性
System.gc(); //⑤
System.gc(); //⑥
String str1=wf.get(); //⑦ 假如"hello"对象被回收,str1为null
Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑧

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。
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。

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@Test
public void weakReference() {
Object referent = new Object();
WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(referent);
assertSame(referent, weakRerference.get());
referent = null;
System.gc();
/**
* 一旦没有指向 referent 的强引用, weak reference 在 GC 后会被自动回收
*/
assertNull(weakRerference.get());
}

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
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。
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
PhantomReference pr = new PhantomReference (object, 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被垃圾回收。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。

代码

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@Test
public void phantomReferenceAlwaysNull() {
Object referent = new Object();
PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(referent, new ReferenceQueue<Object>());
/**
* phantom reference 的 get 方法永远返回 null
*/
assertNull(phantomReference.get());
}

参考: