Java 如何有效地避免OOM：善于利用软引用和弱引用

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一.了解 强引用、软引用、弱引用、虚引用的概念

　　总括：

 

jvm的对象回收

1，没有引用

    1，变量值置为null

    2，变量值指向其他引用---之前被用的对象没有引用树，自动被jvm回收

           强  软弱                   虚（无）

   回收决定于内存够不够    任何时候可以回收

 

引用强度逐级递减：

 

强引用：

    内存不够也不会回收

     Object object = new Object();

 

软引用：

    jvm回收时，内存不够的时候会回收此类对象---用此类对象可以解决jvm的oom问题---用来缓存页面数据，图片数据，内存不够的时候又可回收--不过目前有redis等也不需要太关注

     用软引用的类包装：

    SoftReference sr = new SoftReference(new String("hello"));

 

弱引用：

    jvm回收时无论内存够不够都会回收此类对象

 

   用弱引用的类包装：

    WeakReference sr = new WeakReference(new String("hello"));

 

虚引用：

    任何时候可能被回收---两个幸存代交换的时候可能也会被回收

 

     ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();

        PhantomReference pr = new PhantomReference(new String("hello"), queue);

        System.out.println(pr.get());

 

     在Java中，虽然不需要程序员手动去管理对象的生命周期，但是如果希望某些对象具备一定的生命周期的话（比如内存不足时JVM就会自动回收某些对象从而避免OutOfMemory的错误）就需要用到软引用和弱引用了。

　　从Java SE2开始，就提供了四种类型的引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用。Java中提供这四种引用类型主要有两个目的：第一是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期；第二是有利于JVM进行垃圾回收。下面来阐述一下这四种类型引用的概念：

　　1.强引用（StrongReference）

　　强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，比如下面这段代码中的object和str都是强引用：

Object object =  new  Object();
String str =  "hello" ;

　　只要某个对象有强引用与之关联，JVM必定不会回收这个对象，即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory错误也不会回收这种对象。比如下面这段代码：

public  class  Main {
    public  static  void  main(String[] args) {
        new  Main().fun1();
    }

    public  void  fun1() {
        Object object =  new  Object();
        Object[] objArr =  new  Object[ 1000 ];
    }
}

　　当运行至Object[] objArr = new Object[1000];这句时，如果内存不足，JVM会抛出OOM错误也不会回收object指向的对象。不过要注意的是，当fun1运行完之后，object和objArr都已经不存在了，所以它们指向的对象都会被JVM回收。

　　如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显示地将引用赋值为null，这样一来的话，JVM在合适的时间就会回收该对象。

　　比如Vector类的clear方法中就是通过将引用赋值为null来实现清理工作的：

 /**
     * Removes the element at the specified position in this Vector.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).  Returns the element that was removed from the Vector.
     *
     * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
     *         ({@code index < 0 || index >= size()})
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return element that was removed
     * @since 1.2
     */
    public synchronized E remove(int index) {
    modCount++;
    if (index >= elementCount)
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    Object oldValue = elementData[index];

    int numMoved = elementCount - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                 numMoved);
    elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work

    return (E)oldValue;
    }

　　2.软引用（SoftReference）

　　软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。对于软引用关联着的对象，只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。

　　软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被JVM回收，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。下面是一个使用示例：

import  java.lang.ref.SoftReference;

public  class  Main {
    public  static  void  main(String[] args) {

        SoftReference sr =  new  SoftReference( new  String( "hello" ));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

　　3.弱引用（WeakReference）

　　弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。下面是使用示例：

import  java.lang.ref.WeakReference;

public  class  Main {
    public  static  void  main(String[] args) {

        WeakReference sr =  new  WeakReference( new  String( "hello" ));

        System.out.println(sr.get());
        System.gc();                 //通知JVM的gc进行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());
    }
}

　　输出结果为：

hello
null

　　第二个输出结果是null，这说明只要JVM进行垃圾回收，被弱引用关联的对象必定会被回收掉。不过要注意的是，这里所说的被弱引用关联的对象是指只有弱引用与之关联，如果存在强引用同时与之关联，则进行垃圾回收时也不会回收该对象（软引用也是如此）。

　　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被JVM回收，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。

　　4.虚引用（PhantomReference）

　　虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

　　要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，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，就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。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被垃圾回收。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。

import  java.lang.ref.PhantomReference;
import  java.lang.ref.ReferenceQueue;


public  class  Main {
    public  static  void  main(String[] args) {
        ReferenceQueue queue =  new  ReferenceQueue();
        PhantomReference pr =  new  PhantomReference( new  String( "hello" ), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}

二.进一步理解软引用和弱引用

　　对于强引用，我们平时在编写代码时经常会用到。而对于其他三种类型的引用，使用得最多的就是软引用和弱引用，这2种既有相似之处又有区别。它们都是用来描述非必需对象的，但是被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收，而被弱引用关联的对象在JVM进行垃圾回收时总会被回收。

　　在SoftReference类中，有三个方法，两个构造方法和一个get方法（WekReference类似）：

　　两个构造方法：

public  SoftReference(T referent) {
    super (referent);
    this .timestamp = clock;
    }

public  SoftReference(T referent, ReferenceQueue super  T> q) {
    super (referent, q);
    this .timestamp = clock;
    }

　　get方法用来获取与软引用关联的对象的引用，如果该对象被回收了，则返回null。

 　　在使用软引用和弱引用的时候，我们可以显示地通过System.gc()来通知JVM进行垃圾回收，但是要注意的是，虽然发出了通知，JVM不一定会立刻执行，也就是说这句是无法确保此时JVM一定会进行垃圾回收的。

三.如何利用软引用和弱引用解决OOM问题

　　前面讲了关于软引用和弱引用相关的基础知识，那么到底如何利用它们来优化程序性能，从而避免OOM的问题呢？

　　下面举个例子，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，但是如果全部加载到内存当中，又有可能造成内存溢出，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。在Android开发中对于大量图片下载会经常用到。

　　下面这段代码是摘自博客：

　　http://blog.csdn.net/arui319/article/details/8489451

.....
private  Map> imageCache =  new  HashMap>();
....
public  void  addBitmapToCache(String path) {

        // 强引用的Bitmap对象

        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);

        // 软引用的Bitmap对象

        SoftReference softBitmap =  new  SoftReference(bitmap);

        // 添加该对象到Map中使其缓存

        imageCache.put(path, softBitmap);

    }

 public  Bitmap getBitmapByPath(String path) {

        // 从缓存中取软引用的Bitmap对象

        SoftReference softBitmap = imageCache.get(path);

        // 判断是否存在软引用

        if  (softBitmap ==  null ) {

            return  null ;

        }

        // 取出Bitmap对象，如果由于内存不足Bitmap被回收，将取得空

        Bitmap bitmap = softBitmap.get();

        return  bitmap;

    }

　　当然这里我们把缓存替换策略交给了JVM去执行，这是一种比较简单的处理方法。复杂一点的缓存，我们可以自己单独设计一个类，这里面就涉及到缓存策略的问题了，具体可以参考之前的一篇博文：《缓存算法（页面置换算法）-FIFO、LFU、LRU》

    参考：

　　参考资料：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3784171.html

　　《深入理解JVM虚拟机》

　　http://blog.csdn.net/arui319/article/details/8489451

　　http://blog.csdn.net/zsuguangh/article/details/6429592

　　http://mobile.51cto.com/abased-406998.htm