Java 中的四种引用类型

叁歲伎倆 2022-03-01 04:36 314阅读 0赞

# Java 中的四种引用类型 #

# 一、背景 #

Java的内存回收不需要程序员负责，JVM会在必要时启动Java GC完成垃圾回收。Java以便我们控制对象的生存周期，提供给了我们四种引用方式，引用强度从强到弱分别为：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

# 二、简介 #

## 1. 强引用 StrongReference ##

StrongReference是Java的默认引用形式，使用时不需要显示定义。任何通过强引用所使用的对象不管系统资源有多紧张，Java GC都不会主动回收具有强引用的对象。

public class StrongReferenceTest {
    
    	public static int M = 1024*1024;
    
    	public static void printlnMemory(String tag){
    		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
    		int M = StrongReferenceTest.M;
    		System.out.println("\n"+tag+":");
    		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
    	}
    
    	public static void main(String[] args){
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");
    
    		//实例化10M的数组并与strongReference建立强引用
    		byte[] strongReference = new byte[10*StrongReferenceTest.M];
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立强引用");
    		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
    
    		System.gc();
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC后");
    		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
    
    		//strongReference = null;后,强引用断开了
    		strongReference = null;
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("4.强引用断开后");
    		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
    
    		System.gc();
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("5.GC后");
    		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
    		}
    }

运行结果：

![img][]

## 2. 弱引用 WeakReference ##

如果一个对象只具有弱引用，无论内存充足与否，Java GC后对象如果只有弱引用将会被自动回收。

public class WeakReferenceTest {
    
    	public static int M = 1024*1024;
    
    	public static void printlnMemory(String tag){
    		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
    		int M = WeakReferenceTest.M;
    		System.out.println("\n"+tag+":");
    		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
    	}
    
    	public static void main(String[] args){
    		WeakReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");
    
    		//创建弱引用
    		WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(new byte[10*WeakReferenceTest.M]);
    		WeakReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立弱引用");
    		System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());
    
    		System.gc();
    		StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC后");
    		System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());
    	}
    }

运行结果：

![img][img 1]

## 3. 软引用 SoftReference ##

软引用和弱引用的特性基本一致， 主要的区别在于软引用在内存不足时才会被回收。如果一个对象只具有软引用，Java GC在内存充足的时候不会回收它，内存不足时才会被回收。

public class SoftReferenceTest {
    
    	public static int M = 1024*1024;
    
    	public static void printlnMemory(String tag){
    		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
    		int M = StrongReferenceTest.M;
    		System.out.println("\n"+tag+":");
    		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
    	}
    
    	public static void main(String[] args){
    		SoftReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");
    
    		//建立软引用
    		SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(new byte[10*SoftReferenceTest.M]);
    		SoftReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立软引用");
    		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());
    
    		System.gc();
    		SoftReferenceTest.printlnMemory("3.内存可用容量充足，GC后");
    		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());
    
    		//实例化一个4M的数组,使内存不够用,并建立软引用
    		//free=10M=4M+10M-4M,证明内存可用量不足时，GC后byte[10*m]被回收
    		SoftReference<Object> softRerference2 = new SoftReference<Object>(new byte[4*SoftReferenceTest.M]);
    		SoftReferenceTest.printlnMemory("4.实例化一个4M的数组后");
    		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());
    		System.out.println("softRerference2.get() : "+softRerference2.get());
    	 }
    }

运行结果：

![img][img 2]

## 4. 虚引用 PhantomReference ##

从PhantomReference类的源代码可以知道，它的get()方法无论何时返回的都只会是null。所以单独使用虚引用时，没有什么意义，需要和引用队列ReferenceQueue类联合使用。当执行Java GC时如果一个对象只有虚引用，就会把这个对象加入到与之关联的ReferenceQueue中。

public class PhantomReferenceTest {
    
    	public static int M = 1024*1024;
    
    	public static void printlnMemory(String tag){
    		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
    		int M = PhantomReferenceTest.M;
    		System.out.println("\n"+tag+":");
    		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
    	}
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    		PhantomReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");
    		byte[] object = new byte[10*PhantomReferenceTest.M];
    		PhantomReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组后");
    
    	    //建立虚引用
    	    ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();
    	    PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(object,referenceQueue);
    
    	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("3.建立虚引用后");
    	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference);
    	    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());
    	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());
    
    	    //断开byte[10*PhantomReferenceTest.M]的强引用
    	    object = null;
    	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("4.执行object = null;强引用断开后");
    
    	    System.gc();
    	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("5.GC后");
    	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference);
    	    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());
    	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());
    
    	    //断开虚引用
    	    phantomReference = null;
    		System.gc();
    		PhantomReferenceTest.printlnMemory("6.断开虚引用后GC");
    	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference);
    	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());
    	}
    }

运行结果：

![img][img 3]

# 三、小结 #

强引用是 Java 的默认引用形式，使用时不需要显示定义，是我们平时最常使用到的引用方式。不管系统资源有多紧张，Java GC都不会主动回收具有强引用的对象。 弱引用和软引用一般在引用对象为非必需对象的时候使用。它们的区别是被弱引用关联的对象在垃圾回收时总是会被回收，被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收。 虚引用的get()方法获取的永远是null，无法获取对象实例。Java GC会把虚引用的对象放到引用队列里面。可用来在对象被回收时做额外的一些资源清理或事物回滚等处理。 由于无法从虚引获取到引用对象的实例。它的使用情况比较特别，所以这里不把虚引用放入表格进行对比。这里对强引用、弱引用、软引用进行对比：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>引用类型</th> 
   <th>GC时JVM内存充足</th> 
   <th>GC时JVM内存不足</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>强引用</td> 
   <td>不被回收</td> 
   <td>不被回收</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>弱引用</td> 
   <td>被回收</td> 
   <td>被回收</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>软引用</td> 
   <td>不被回收</td> 
   <td>被回收</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[img]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/1/7/160cd0dc536b2384?imageView2/0/w/1280/h/960/format/jpeg/ignore-error/1
[img 1]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/1/7/160cd0f1ead8184e?imageView2/0/w/1280/h/960/format/jpeg/ignore-error/1
[img 2]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/1/7/160cd1023a8f3de2?imageView2/0/w/1280/h/960/format/jpeg/ignore-error/1
[img 3]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/1/7/160cd110cba23d84?imageView2/0/w/1280/h/960/format/jpeg/ignore-error/1