Java的四种引用

• • • 整体结构
    • 强引用
    • 软引用
    • 弱引用
    • 虚引用
    • 引用队列
    • • 弱引用+引用队列 Demo
      • 虚引用+引用队列 Demo
    • 小总结

整体结构

强引用和运用队列都继承于Object，软弱虚继承于强引用。

强引用

当内存不足，JVM开始垃圾回收，对于强引用的对象，就算是出现了OOM也不会对该对象进行回收。
在Java中最常见的就是强引用，把一个对象赋值给一个引用变量，这个引用变量就是一个强引用。当一个对象被强引用变量引用时，它处于可达状态，它是不可能被垃圾回收机制回收的，即使该对象以后永远都不会被用到JVM也不会回收。因此强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之一。
对于一个普通的对象，如果没有其他引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应强引用赋值为null，才会被认为可以回收。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object obj1=new Object();
        Object obj2=obj1;
        obj1=null;
        System.gc();
        System.out.println(obj1);
        System.out.println(obj2);
    }
}

把obj1回收了，但是obj2不会被回收。结果为：

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.res.SoftReference类来实现，可以让对象豁免一些垃圾收集。
对于只有软引用的对象来说，当系统内存充足时，它不会被回收；当系统内存不足时，就会被回收。
软引用通常用在对内存敏感的程序中，比如高速缓存（如redis）。

import java.lang.ref.SoftReference;

public class Demo {
    public static void softRef_Memory_Enough(){
        System.out.println("内存够用的时候");
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
        o1=null;
        System.gc();
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
    }
    public static void softRef_Memory_NotEnough(){
        System.out.println("内存不够用的时候");
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
        o1=null;

        try{
            //事先修改了Xmx和Xms
            byte[] bytes = new byte[30*1024*1024];
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println(o1);
            System.out.println(softReference.get());
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        softRef_Memory_Enough();
        softRef_Memory_NotEnough();
    }
}

弱引用

需要用java.lang.res.WeakReference类来实现，比软引用的生存期更短。
对于只有软引用的对象来说，只要垃圾回收机制一运行，不管JVM的内存空间是否足够，都会回收对象占用的内存。

import java.lang.ref.WeakReference;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        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());
    }
}

场景案例：
假如有个应用需要读取大量的本地图片（京东淘宝系统啥的），如果每次读取图片都从硬盘读取就会严重影响性能，如果一次性全部加载到内存中又会造成内存溢出。此时使用软引用可以解决这个问题：
设计思路：用一个HashMap来保存图片的路径和相应图片对象关联的软引用之间的映射关系，在内存不足时，JVM会自动回收这些缓存图片对象所占用的空间，从而有效的避免了OOM问题。
什么是WeakHashMap？
WeakHashMap的键是“弱键”。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap中被自动移除。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。某个键被终止时，它对应的键值对也就从映射中有效地移除了。
传送门：WeakHashMap

import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.HashMap;
import java.util.WeakHashMap;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        myHashMap();
        System.out.println("=============");
        myWeakHashMap();
    }
    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和map中的值（node）没有关系，所以key为空，没有影响
        key=null;
        System.out.println(map);

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

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

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

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

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

    }
}

虚引用

需要用java.lang.res.Phantom.Reference类来实现
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，在任何时候都有可能被垃圾回收器回收，虚引用不能单独使用也不能通过它访问对象，虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。
虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。仅仅是提供了一种确保对象被finalize以后，做某些事情的机制。
PhantomReference的get方法总是返回null，因此无法访问对应的引用对象，其意义在于说明一个对象已经进入finalization阶段，可以被gc回收，用来实现比finalization机制更灵活的回收操作。
换句话说，设置虚引用关联的唯一目的，就是在这个对象被收集器回收的时候，收到一个系统通知或者后续添加进一步的处理。Java技术允许使用finalize()方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。

引用队列

对象在被回收之前需要被引用队列保存一下。

弱引用+引用队列 Demo

class Scratch {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object o1=new Object();
        //引用队列
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(o1,referenceQueue);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());
        System.out.println("===========================");
        o1=null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());
    }
}

结果显示，被gc时，弱引用被放到了引用队列中。

虚引用+引用队列 Demo

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
class Scratch {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Object o1=new Object();
        //引用队列
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(o1,referenceQueue);

        System.out.println("=============GC之前==============");
        System.out.println(o1);
        System.out.println("虚引用总是\t"+phantomReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());

        System.out.println("=============GC之后==============");
        o1=null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(o1);

        System.out.println(phantomReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());
    }
}

小总结

• java提供了四种引用类型，在垃圾回收的时候，都有各自的特点。
• ReferenceQueue时用来配合引用工作的，没有ReferenceQueue依然可以运行。
• 创建引用的时候，可以指定关联的队列，当GC释放对象内存的时候，会将引用加入到引用队列。
• 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得对象的内存被回收之前采取必要的行动。这相当于一种通知机制。
• 当关联的引用队列中有数据的时候，意味着引用指向的堆内存中的对象被回收，通过这种方式，JVM允许我们在在对象被销毁后，做一些我们想做的事情。