在 jdk 1.2 及其以后,引入了强引用、软引用、弱引用、虚引用这四个概念。网上很多关于这四个概念的解释,但大多是概念性的泛泛而谈,今天我结合着代码分析了一下,首先我们先来看定义与大概解释(引用类型在包 java.lang.ref 里)。

  1、强引用(StrongReference)

    强引用不会被GC回收,并且在java.lang.ref里也没有实际的对应类型。举个例子来说:
    Object obj = new Object();
    这里的obj引用便是一个强引用,不会被GC回收。

  2、软引用(SoftReference)

    软引用在JVM报告内存不足的时候才会被GC回收,否则不会回收,正是由于这种特性软引用在caching和pooling中用处广泛。软引用的用法:

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Object obj = new Object();
SoftReference<Object> softRef = new SoftReference(obj);
// 使用 softRef.get() 获取软引用所引用的对象
Object objg = softRef.get();

  3、弱引用(WeakReference)

    当GC一但发现了弱引用对象,将会释放WeakReference所引用的对象。弱引用使用方法与软引用类似,但回收策略不同。

  4、虚引用(PhantomReference)

    当GC一但发现了虚引用对象,将会将PhantomReference对象插入ReferenceQueue队列,而此时PhantomReference所指向的对象并没有被GC回收,而是要等到ReferenceQueue被你真正的处理后才会被回收。虚引用的用法:

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Object obj = new Object();
ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
PhantomReference<Object> phanRef = new PhantomReference<Object>(obj, refQueue);
// 调用phanRef.get()不管在什么情况下会一直返回null
Object objg = phanRef.get();
// 如果obj被置为null,当GC发现了虚引用,GC会将phanRef插入进我们之前创建时传入的refQueue队列
// 注意,此时phanRef所引用的obj对象,并没有被GC回收,在我们显式地调用refQueue.poll返回phanRef之后
// 当GC第二次发现虚引用,而此时JVM将phanRef插入到refQueue会插入失败,此时GC才会对obj进行回收
Reference<? extends Object> phanRefP = refQueue.poll();

看了简单的定义之后,我们结合着代码来测试一下,强引用就不用说了,软引用的描述也很清楚,关键是 “弱引用” 与 “虚引用”。

弱引用

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
    WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<Object>(obj, refQueue);
    System.out.println(weakRef.get());
    System.out.println(refQueue.poll());
    obj = null;
    System.gc();
    System.out.println(weakRef.get());
    System.out.println(refQueue.poll());
}

由于System.gc()是告诉JVM这是一个执行GC的好时机,但具体执不执行由JVM决定,因此当JVM决定执行GC,得到的结果便是(事实上这段代码一般都会执行GC):

  java.lang.Object@de6ced
  null
  null
  java.lang.ref.WeakReference@1fb8ee3

从执行结果得知,通过调用weakRef.get()我们得到了obj对象,由于没有执行GC,因此refQueue.poll()返回的null,当我们把obj = null;此时没有引用指向堆中的obj对象了,这里JVM执行了一次GC,我们通过weakRef.get()发现返回了null,而refQueue.poll()返回了WeakReference对象,因此JVM在对obj进行了回收之后,才将weakRef插入到refQueue队列中。

虚引用

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object obj = new Object();
    ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
    PhantomReference<Object> phanRef = new PhantomReference<Object>(obj, refQueue);
    System.out.println(phanRef.get());
    System.out.println(refQueue.poll());
    obj = null;
    System.gc();
    System.out.println(phanRef.get());
    System.out.println(refQueue.poll());
}

同样,当JVM执行了GC,得到的结果便是:

  null
  null
  null
  java.lang.ref.PhantomReference@1fb8ee3

从执行结果得知,我们先前说的没有错,phanRef.get()不管在什么情况下,都会返回null,而当JVM执行GC发现虚引用之后,JVM并没有回收obj,而是将PhantomReference对象插入到对应的虚引用队列refQueue中,当调用refQueue.poll()返回PhantomReference对象时,poll方法会先把PhantomReference的持有队列queue(ReferenceQueue<? super T>)置为NULL,NULL对象继承自ReferenceQueue,将enqueue(Reference paramReference)方法覆盖为return false,而此时obj再次被GC发现时,JVM再将PhantomReference插入到NULL队列中便会插入失败返回false,此时GC便会回收obj。事实上通过这段代码我们也的却看不出来obj是否被回收,但通过 PhantomReference 的javadoc注释中有一句是这样写的:

Once the garbage collector decides that an object obj is phantom-reachable, it is being enqueued on the corresponding queue, but its referent is not cleared. That is, the reference queue of the phantom reference must explicitly be processed by some application code.

翻译一下(这句话很简单,我相信很多人应该也看得懂):

一旦GC决定一个“obj”是虚可达的,它(指PhantomReference)将会被入队到对应的队列,但是它的指代并没有被清除。也就是说,虚引用的引用队列一定要明确地被一些应用程序代码所处理。

弱引用与虚引用的用处

  软引用很明显可以用来制作caching和pooling,而弱引用与虚引用呢?其实用处也很大,首先我们来看看弱引用,举个例子:

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class Registry {
    private Set registeredObjects = new HashSet();
 
    public void register(Object object) {
        registeredObjects.add( object );
    }
}

所有我添加进 registeredObjects 中的object永远不会被GC回收,因为这里有个强引用保存在registeredObjects里,另一方面如果我把代码改为如下:

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class Registry {
     private Set registeredObjects = new HashSet();
 
     public void register(Object object) {
         registeredObjects.add( new WeakReference(object) );
     }
 }

  现在如果GC想要回收registeredObjects中的object,便能够实现了,同样在使用HashMap如果想实现如上的效果,一种更好的实现是使用WeakHashMap。

而虚引用呢?我们先来看看javadoc的部分说明:

Phantom references are useful for implementing cleanup operations that are necessary before an object gets garbage-collected. They are sometimes more flexible than the finalize() method.

翻译一下:

虚引用在实现一个对象被回收之前必须做清理操作是很有用的。有时候,他们比finalize()方法更灵活。

很明显的,虚引用可以用来做对象被回收之前的清理工作。



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