JAVA引用级别|8月更文挑战

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Java中4种引用的级别和强度由高到低依次为:强引用→软引用→弱引用→虚引用

垃圾回收器回收时,某些对象会被回收,某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object标记存活的对象,然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收。如下所示:

引用类型被垃圾回收时间用途生存时间
强引用从来不会对象的一般状态JVM停止运行时终止
软引用当内存不足时对象缓存内存不足时终止
弱引用正常垃圾回收时对象缓存垃圾回收后终止
虚引用正常垃圾回收时跟踪对象的垃圾回收垃圾回收后终止

引用级别.png

1 强引用(StrongReference)

强引用是我们最常见的对象,它属于不可回收资源,垃圾回收器(后面简称GC)绝对不会回收它,即使是内存不足,JVM宁愿抛出 OutOfMemoryError 异常,使程序终止,也不会来回收强引用对象。如果一个对象具有强引用,那垃圾回收器绝不会回收它。如下:

 Object strongReference = new Object();

内存空间不足时,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对象来解决内存不足的问题。 如果强引用对象不使用时,需要弱化从而使GC能够回收,如下:

 strongReference = null;

显式地设置strongReference对象为null,或让其超出对象的生命周期范围,则gc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算法。

 public void test() {
     Object strongReference = new Object();
     // 省略其他操作
 }

在一个方法的内部有一个强引用,这个引用保存在Java中,而真正的引用内容(Object)保存在Java中。 当这个方法运行完成后,就会退出方法栈,则引用对象的引用数0,这个对象会被回收。但是如果这个strongReference全局变量时,就需要在不用这个对象时赋值为null,因为强引用不会被垃圾回收。

2 软引用(SoftReference)

如果一个对象只具有软引用,则内存空间充足时,垃圾回收器不会回收它;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。

 // 强引用
 String strongReference = new String("abc");
 // 软引用
 String str = new String("abc");
 SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(str);

软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用。如果软引用所引用对象被垃圾回收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。

 ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
 String str = new String("abc");
 SoftReference<String> softReference = new SoftReference<>(str, referenceQueue);

注意:软引用对象是在jvm内存不够时才会被回收,我们调用System.gc()方法只是起通知作用,JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的。就算扫描到软引用对象也不一定会回收它,只有内存不够的时候才会回收。

垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软引用对象,而虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用软引用对象。对那些刚构建的或刚使用过的 "较新的" 软对象会被虚拟机尽可能保留,这就是引入引用队列ReferenceQueue的原因。

3 弱引用(WeakReference)

弱引用对象相对软引用对象具有更短暂的生命周期,只要 GC 发现它仅有弱引用,不管内存空间是否充足,都会回收它,不过 GC 是一个优先级很低的线程,因此不一定会很快发现那些仅有弱引用的对象。

弱引用软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂生命周期。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,因此不一定很快发现那些只具有弱引用的对象。

 String str = new String("abc");
 WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
 str = null;

JVM首先将软引用中的对象引用置为null,然后通知垃圾回收器进行回收:

 str = null;
 System.gc();

注意:如果一个对象是偶尔(很少)的使用,并且希望在使用时随时就能获取到,但又不想影响此对象的垃圾收集,那么你应该用Weak Reference来记住此对象。

下面的代码会让一个弱引用再次变为一个强引用

 String str = new String("abc");
 WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
 // 弱引用转强引用
 String strongReference = weakReference.get();

同样,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。

4 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。

应用场景:

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。 虚引用软引用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。

 String str = new String("abc");
 ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
 // 创建虚引用,要求必须与一个引用队列关联
 PhantomReference pr = new PhantomReference(str, queue);

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要进行垃圾回收。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的对象的内存被回收之前采取必要的行动。