Java的四种引用——强软弱虚

强软弱虚

java中的数据被类型分为了两类，它们分别是基本类型和引用类型。一般我们new出来的对象都属于引用类型的范畴。我们知道java是有垃圾回收机制的一种语言，根据垃圾回收时的策略，java将对于堆对象的引用又进行了细分，引用被分为了强引用，软引用，弱引用和虚引用。

强引用

强引用又称普通引用，它是最常见的一种引用类型，一般我们通过new关键字创建对象时，变量对于堆对象的引用就是强引用。

强引用的特点：

• 如果堆中的一个对象被强引用指向，那么这个变量将不会被GC回收。
• 在堆内存不够用的情况下，被强引用指向的对象也不会被回收。(宁可抛出OOM异常)
• 被强引用指向的对象，只有在引用消失后才会被GC回收。

测试代码-1：

/* 这个类用于申请堆内存 */
public class Memory {
    private byte[] alloc;

    public Memory(int size) { this.alloc = new byte[size]; }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("被GC回收");
    }
}

public class Normal {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        /* 栈变量m对new出来的Memory对象的引用为强引用 */
        Memory m = new Memory(1024 * 1024 * 20);

        /* 现在堆中的对象没有引用指向它，它要被GC回收 */
        m = null;

        System.gc(); /* 显式GC */

        /*
         * 当我们启动java程序时，默认会有两个线程，一个是我们的主线程，另一个便是GC线程。
         * 通常GC线程的优先级比较低，并且GC线程默认为守护线程，即它会在主线程退出的同
       	 * 时退出。
         *
         * 为了观察到GC的效果，我们让主线程休眠1s
         */
        Thread.sleep(1000);
    }

}

测试结果-1：

测试代码-2

public class Normal {
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        /* 我们设定JVM参数，设置堆内存大小为25MB */


        /* 栈变量m1对new出来的Memory对象的引用为强引用 */

        /* 申请了20MB的内存，实际会大于20MB，因为我们的byte[]被Memory对象wrapper */
        Memory m1 = new Memory(1024 * 1024 * 20);
        
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);

        /* 再申请10MB堆内存 */
        Memory m2 = new Memory(1024 * 1024 * 10);
    }

}

测试结果-2

软引用

软引用的创建需要借助jdk中java.lang.ref.SoftReference这个类来创建。也就是说，我们的变量是先引用到SoftReference这个对象，SofReference这个对象再去引用我们想要设置为软引用的对象。

软引用的特点

• 当堆内存够用时，被软引用指向的对象不会被GC回收。
• 当堆内存不够用时，被软引用指向的对象自动的被GC回收。

测试代码-3

public class Soft_Ref {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        /* 堆内存大小为50MB */
        /* 申请30MB */
        SoftReference<Memory> m1 = new SoftReference<>(new Memory(1024 * 1024 * 30));

        System.gc(); /* 显示调用GC */

        /* 此时内存够用，所以结果可以预见性的为GC不会回收被软引用指向的对象 */
        
        Thread.sleep(1000);
    }
}

测试结果-3

测试代码-4

public class Soft_Ref {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        /* 堆内存大小为50MB */

        /* 申请30MB */
        SoftReference<Memory> m1 = new SoftReference<>(new Memory(1024 * 1024 * 30));

        
        /* 申请20MB */
        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            System.out.println("[time] => " + System.currentTimeMillis());
            SoftReference<Memory> ma = new SoftReference<>(new Memory(1024 * 1024));
            Thread.sleep(200);
        }
    }
}

测试结果-4

从测试结果可以看出，当内存不够用或者将要不够用时，会触发GC，GC会自动的回收那些软引用指向对象。

一定要注意，软引用指向对象的回收是在触发GC的条件下才会被回收，如果内存够用，就算显式的调用GC，软引用指向的对象也不会被回收。

弱引用

弱引用的创建方式与软引用类似，需要借助于jdk中java.lang.ref.WeakReference类去创建。

弱引用的特点：

• 不管什么情况，遇到GC就会回收被弱引用指向的对象。

测试代码-5

public class Weak_Ref {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        /* 堆内存没有设置大小，为默认状态 */
        WeakReference<Memory> m = new WeakReference<>(new Memory(1024 * 1024 * 10));
        System.gc(); /* 调用GC */
        Thread.sleep(1000);
    }
}

测试结果-5

虚引用

虚引用是一种十分特殊的引用，它主要用在堆外内存的管理，虚引用可以指向堆中的对象，但是没有实际的意义。


虚引用的特点：

• 无法获取虚引用指向的对象的值。
• 虚引用在被GC回收时会有通知。
• 虚引用在遇到GC时，不管是否还有对象引用它，它都会被GC回收。

测试代码-6

public class Phantom_Ref {
    static final ArrayList<byte[]> LIST = new ArrayList<>();

    static final ReferenceQueue<Memory> QUEUE = new ReferenceQueue<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        PhantomReference<Memory> m = new PhantomReference<>(new Memory(1024 * 1024 * 10), QUEUE);
        new Thread(()->{
            while (true) {
                LIST.add(new byte[1024 * 1024 ]);

                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                System.out.println(m.get()); /* 虚引用指向的值永远无法被获取 */
            }
        }).start();

        new Thread(()->{
            while (true) {
                Reference<? extends Memory> poll = QUEUE.poll();
                if (poll != null) {
                    /* 虚引用在对象回收时，会进行通知 */
                    System.out.println("有虚引用被GC回收了-" + poll);
                    break;
                }
            }
        }).start();
    }
}

测试结果-6

Reference

本文章参考自马士兵老师对于引用的讲解视频，在此感谢马士兵老师的讲解。