【案例演示】JVM之强引用、软引用、弱引用、虚引用

1.背景

想要理解对象什么时候回收,就要理解到对象引用这个概念,于是有了下文

2.java中引用对象结构图

3.引用详解

3.1.什么是强引用

a.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00M也不会对该对象进行回收，死都不收。

b.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

c.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）。

案例：

package com.wfd360.demo03GC.referDemo;

/**
 * @author 姿势帝-博客园
 * @address https://www.cnblogs.com/newAndHui/
 * @WeChat 851298348
 * @create 06/20 12:12
 * @description
 */
public class StrongRefer {
    /**
     * 强引用的理解
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Object obj1 = new Object();
        // 建立强引用
        Object obj2 = obj1;
        // 观察obj1 和 obj2 的各种内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("obj2=" + obj2);
        // obj1创建可以回收的条件
        obj1 = null;
        // gc回收
        System.gc();
        // 观察各对象情况
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("obj2=" + obj2);
    }
}

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 从测试结果课程看出，obj1的实际对象别没有回收；

3.2.什么是软引用

a.软引用是用来描述一些还有用但并非必需的对象，需要用java.lang.ref.SoftReference类来实现。

b.对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK1.2之后，提供了Soft Reference类来实现软引用。

c.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！

案例：

package com.wfd360.demo03GC.referDemo;

import java.lang.ref.SoftReference;

/**
 * @author 姿势帝-博客园
 * @address https://www.cnblogs.com/newAndHui/
 * @WeChat 851298348
 * @create 06/20 12:12
 * @description
 */
public class SoftRefer {

    /**
     * 软引用的理解
     * 通过设置jvm参数，在不同的条件下观察
     *
     * @param -Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 测试内存充足(不回收软引用)
        //testSoftReferNOGc();
        // 测试内存不充足（回收软引用）
        testSoftReferGc();
    }

    /**
     * 模拟内存充足的情况
     */
    public static void testSoftReferNOGc() {
        Object obj1 = new Object();
        // 建立软引用
        SoftReference softRefer = new SoftReference<>(obj1);
        // 观察内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
        // obj1创建可以回收的条件
        obj1 = null;
        // gc回收
        System.gc();
        // 再次观察内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
    }

    /**
     * 模拟内存不足
     * 1.设置较小的堆内存
     * 2.创建大对象
     * 3.jvm参
     * -Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails
     */
    public static void testSoftReferGc() {
        Object obj1 = new Object();
        // 建立软引用
        SoftReference softRefer = new SoftReference<>(obj1);
        // 观察内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
        // obj1创建可以回收的条件
        obj1 = null;
        try {
            byte[] bytes = new byte[6 * 1024 * 1024];
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("===============>error:" + e.getMessage());
        } finally {
            // 再次观察内存地址
            System.out.println("obj1=" + obj1);
            System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
        }
    }
}

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内存充足测试结果：

 内存不充足测试结果：

 实际案例

假如有一个应用需要读取大量的本地数据（图片、通讯率、临时文件等）：

如果每次读取数据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来保存数据的路径和相应数据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数据对象所占用的空间，从而有效地避免了00M的问题。

MapimageCache=new HashMap();

 3.3.什么是弱引用

a.弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。

b..当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK1.2之后，提供广Weak Reference类来实现弱引用。

c.弱引用需要用Java.lang.ref.WeakReference类来实现，它比软引用的生存期更短.

案例：

package com.wfd360.demo03GC.referDemo;

import java.lang.ref.WeakReference;

/**
 * @author 姿势帝-博客园
 * @address https://www.cnblogs.com/newAndHui/
 * @WeChat 851298348
 * @create 06/20 12:12
 * @description
 */
public class WeakRefer {

    /**
     * 弱引用的理解
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Object obj1 = new Object();
        // 建立弱引用
        WeakReference softRefer = new WeakReference<>(obj1);
        // 观察内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
        // obj1创建可以回收的条件
        obj1 = null;
        // gc回收
        System.gc();
        // 再次观察内存地址
        System.out.println("obj1=" + obj1);
        System.out.println("softRefer=" + softRefer.get());
    }

}

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 扩展知识-WeakHashMap

查看API介绍：

 测试代码：

package com.wfd360.demo03GC.referDemo;

import java.util.HashMap;
import java.util.WeakHashMap;

/**
 * @author 姿势帝-博客园
 * @address https://www.cnblogs.com/newAndHui/
 * @WeChat 851298348
 * @create 06/20 5:10
 * @description 

 * 弱引用引用之:WeakHashMap
 * 以弱键 实现的基于哈希表的 Map。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，将自动移除其条目。
 * 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。丢弃某个键时，其条目从映射中有效地移除，因此，该类的行为与其他的 Map 实现有所不同。
 * 
 */
public class WeakReferMap {
    /**
     * 测试 HashMap 与 WeakHashMap 区别
     * 测试逻辑：
     * 1.创建不同的map
     * 2.创建key  value值
     * 3.放入各自的map，并打印结果
     * 4.将key设置为null,并打印结果
     * 5.手动GC，并打印结果
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        hashMapMethod();
        System.out.println("--------华丽的分割线--------");
        weakHashMapMethod();
    }

    /**
     * HashMap测试（强引用）
     */
    private static void hashMapMethod() {
        HashMap map = new HashMap<>();
        String key = "key1";
        String value = "HashMap-value";

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

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

        System.gc();
        System.out.println(map);
    }

    /**
     * 若引用（WeakHashMap测试）
     */
    private static void weakHashMapMethod() {
        WeakHashMap map = new WeakHashMap<>();
        // 注意这里的new一个字符串与直接写key="key2"对测试结果是有区别的，详细原因可以看之前讲的内存分配
        String key = new String("key2");
        String value = "WeakHashMap-value";

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

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

        System.gc();
        System.out.println(map);

    }

}

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测试结果：

 从测试结果可以看出：弱引用的map数据已经被回收。

 扩展知识-ReferenceQueue引用队列

 代码：

package com.wfd360.demo03GC.referDemo;

import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;

/**
 * @author 姿势帝-博客园
 * @address https://www.cnblogs.com/newAndHui/
 * @WeChat 851298348
 * @create 06/20 7:23
 * @description
 */
public class QueueRefer {
    /**
     * 测试弱引用回收前，把数据放入队列中
     *
     * @param args
     * @throws InterruptedException
     */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj1 = new Object();
        ReferenceQueue