整体引用架构

Java中包括四种引用,分别是强引用、软引用、弱引用、虚引用。这些引用关系也对对象的生命周期有着重要的联系。

四种引用的架构图如下所示:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_java引用关系强弱


四种引用的区别和各自特点:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_软引用_02


Reference就是强引用,SoftReference是弱引用,WeakReference是弱引用,PhantomReference是虚引用。

强引用

对于普通的

Object object = new Object();

对于这种直接new出来赋值的操作就是强引用。

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。只有显式地设置o为null,或超出对象的生命周期范围,gc才认为该对象不存在引用,这时就可以回收这个对象。具体什么时候收集这要取决于gc的算法。

强引用是我们最常见的普通对象引用,只要还有强引用指向一个对象,就能表明对象还“活着”,垃圾收集器不会碰这种对象。在Java
中最常见的就是强引用,把一个对象赋给一个引用变量,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,如果没有其他的引用关系,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,一般认为就是可以被垃圾收集的了(当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略)。

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.ref. 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,当系统内存不足时它会被回收。软引用通常用在对内存敏感的程序中,比如高速缓存就有用到软引用,内存够用的时候就保留,不够用就回收。

验证代码如下,在内存充足也就是不发生OOM的时候:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_java引用关系强弱_03


运行结果如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_jvm_04


在内存不足发生OOM的时候:(这里我设置的是-Xms10m -Xmx10m,在程序中new了一个大数组,所以必回OOM)

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_软引用_05


运行结果如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_jvm_06

弱引用

弱引用需要使用java.lang.ref.WeakReference来实现,他比软引用的生命周期更短。只要发生GC,该引用的对象就会被回收。

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_java引用关系强弱_07


运行结果如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_虚引用_08

使用软引用和弱引用的场景

假如有一个应用需要读取大量的本地图片:

如果每次读取图片都从硬盘读取则会严重影响性能,如果一次性全部加载到内存中又可能造成内存溢出。此时使用软引用可以解决这个问题。

设计思路是: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,从而有效地避免了OOM的问题。

Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new
HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();

WeakHasnMap

WeakHashMap在使用上和HashMap没有任何的区别,只不过WeakHashMap的key被设置为null并经过gc垃圾回收之后,这个数据将会从map中被回收掉。

代码示例如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_jvm_09


输出结果为:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_软引用_10

虚引用

虚引用需要java.lang.ref:PhantomReference类来实现。

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,它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–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。

想要深入理解虚引用,我觉得很有必要理解一下引用队列。

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_jvm_11

其实不管是对SoftReference对象还是WeakReference亦或者是PhantomReference来说他们不只是单单有一个传入引用对象的构造方法,他们还可以传入一个引用队列,如下所示:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_jvm_12


那么传入的这个引用对列有什么用呢?这个引用队列的作用就是对象在被回收之前会被保存到引用队列中。

示例代码如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_强引用_13


运行结果如下:

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_软引用_14

总结

java引用关系强弱 java四种引用关系从强到弱_虚引用_15