Java引用总结--StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference

叁歲伎倆 2021-06-10 20:42 327阅读 0赞

# 1 Java引用介绍 #

Java从1.2版本开始引入了4种引用，这4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**

**⑴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。

**⑵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。

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。

**⑶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。

**⑷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。

由于引用和内存回收关系紧密。下面，先通过实例对内存回收有个认识；然后，进一步通过引用实例加深对引用的了解。

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**2 内存回收**

**创建公共类MyDate**，它的作用是覆盖finalize()函数：在finalize()中输出打印信息，方便追踪。

说明：finalize()函数是在JVM回收内存时执行的，但JVM并不保证在回收内存时一定会调用finalize()。

MyDate代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    import java.util.Date;
    
    public class MyDate extends Date { 
    
        /** Creates a new instance of MyDate */
        public MyDate() {
        }
        // 覆盖finalize()方法
        protected void finalize() throws Throwable {
            super.finalize();
            System.out.println("obj [Date: " + this.getTime() + "] is gc");
        }   
    
        public String toString() {
            return "Date: " + this.getTime();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

在这个类中，对java.util.Date类进行了扩展，并重写了finalize()和toString()方法。

**创建公共类ReferenceTest**，它的作用是定义一个方法drainMemory()：消耗大量内存，以此来引发JVM回收内存。

ReferenceTest代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
 
 public class ReferenceTest { 
 /** Creates a new instance of ReferenceTest */
 public ReferenceTest() {
 } 
 
 // 消耗大量内存
 public static void drainMemory() {
 String[] array = new String[1024 * 10];
 for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
 for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
 array[i] += (char)j;
 } 
 }
 }
 }

![复制代码][copycode.gif]

在这个类中定义了一个静态方法drainMemory()，此方法旨在消耗大量的内存，促使JVM运行垃圾回收。

有了上面两个公共类之后，我们即可测试JVM什么时候进行垃圾回收。下面分3种情况进行测试：

## 情况1：清除对象 ##

**实现代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    public class NoGarbageRetrieve {
    
        public static void main(String[] args) {
            MyDate date = new MyDate();
            date = null;
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

<无任何输出>

**结果分析**：date虽然设为null，但由于JVM没有执行垃圾回收操作，MyDate的finalize()方法没有被运行。

## 情况2：显式调用垃圾回收 ##

**实现代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    public class ExplicitGarbageRetrieve {
    
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            MyDate date = new MyDate();
            date = null;
            System.gc();
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

obj \[Date: 1372137067328\] is gc

**结果分析**：调用了System.gc()，使JVM运行垃圾回收，MyDate的finalize()方法被运行。

## 情况3：隐式调用垃圾回收 ##

**实现代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    public class ImplicitGarbageRetrieve {
    
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            // TODO Auto-generated method stub
            MyDate date = new MyDate();
            date = null;
            ReferenceTest.drainMemory();
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

obj \[Date: 1372137171965\] is gc

**结果分析**：虽然没有显式调用垃圾回收方法System.gc()，但是由于运行了耗费大量内存的方法，触发JVM进行垃圾回收。

总结：JVM的垃圾回收机制，在内存充足的情况下，除非你显式调用System.gc()，否则它不会进行垃圾回收；在内存不足的情况下，垃圾回收将自动运行

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**3、Java对引用的分类**

## 3.1 强引用 ##

**实例代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    public class StrongReferenceTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            MyDate date = new MyDate();
            System.gc();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

<无任何输出>

**结果说明**：即使显式调用了垃圾回收，但是用于date是强引用，date没有被回收。

## 3.2 软引用 ##

**实例代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    import java.lang.ref.SoftReference;
    
    public class SoftReferenceTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
            ReferenceTest.drainMemory();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

<无任何输出>

**结果说明**：在内存不足时，软引用被终止。软引用被禁止时，

SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());  
ReferenceTest.drainMemory();

等价于

MyDate date = new MyDate();

// 由JVM决定运行  
If(JVM.内存不足()) \{   
date = null;  
System.gc();  
\}

## 3.3 弱引用 ##

**示例代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    import java.lang.ref.WeakReference;
    
    public class WeakReferenceTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
            System.gc(); 
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

obj \[Date: 1372142034360\] is gc

**结果说明**：在JVM垃圾回收运行时，弱引用被终止.

WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());  
System.gc();

等同于：

MyDate date = new MyDate();

// 垃圾回收  
If(JVM.内存不足()) \{   
date = null;  
System.gc();  
\}

## 3. 4 假象引用 ##

**示例代码**：

![复制代码][copycode.gif]

package com.skywang.java;
    
    import java.lang.ref.ReferenceQueue;
    import java.lang.ref.PhantomReference;
    
    public class PhantomReferenceTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
            PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
            System.gc();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**运行结果**：

obj \[Date: 1372142282558\] is gc

**结果说明**：假象引用，在实例化后，就被终止了。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();  
PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);  
System.gc();

等同于：

MyDate date = new MyDate();  
date = null;

可以用以下表格总结上面的内容：

<table style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; word-break:break-word; color:rgb(0,0,102); font-family:verdana,arial,helvetica,sans-serif; font-size:13px"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 级别 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 什么时候被垃圾回收 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 用途 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 生存时间 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 强引用 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 从来不会 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 对象的一般状态 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> JVM停止运行时终止 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 软引用 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 在内存不足时 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 对象简单？缓存 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 内存不足时终止 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 弱引用 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 在垃圾回收时 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 对象缓存 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> gc运行后终止 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> 虚引用 </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> Unknown </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> Unknown </td> 
 <td style="border:1px solid silver; border-collapse:collapse; padding:3px"> Unknown 
 <div> 
 &nbsp; 
 </div> 
 <div> 
 
 </div> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[copycode.gif]: /images/20210527/c2a5ffb77dd043cba820640a30cacd5f.png