JAVA四种引用方式

From: http://www.2cto.com/kf/201403/285767.html

前言

上周周会老大说到这个，顿时觉得记得不扎实了，哈哈～ 虽然这个在项目应用中是偏底层，基本上是不会开发的，线上也不会允许用到这些，但作为java基础知识，还是来回顾下java基础中的四种引用方式强引用、软引用、弱引用、虚引用。
1.引用的基本概念
1.1、强引用
当我们使用new 这个关键字创建对象时被创建的对象就是强引用，如Object object = new Object() 这个Object()就是一个强引用了，如果一个对象具有强引用。垃圾回收器就不会去回收有强引用的对象。如当jvm内存不足时，具备强引用的对象， 虚拟机宁可会报内存空间不足的异常来终止程序，也不会靠垃圾回收器去回收该对象来解决内存。
1.2、软引用
如果一个对象具备软引用，如果内存空间足够，那么垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收该对象。当然没有被回收之前，该对象依然可以被程序调用。
1.3、弱引用
如果一个对象只具有弱引用，只要垃圾回收器在自己的内存空间中线程检测到了，就会立即被回收，对应内存也会被释放掉。相比软引用弱引用的生命周期要比软引用短很多。不过，如果垃圾回收器是一个优先级很低的线程，也不一定会很快就会释放掉软引用的内存。
1.4、虚引用
如果一个对象只具有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，随时会被jvm当作垃圾进行回收。
2、jdk引用级别
jdk1.2以前是没有这些概念，在jdk1.2以后的版本中才开始引入了引用的四种级别依次是，强引用、软引用、弱引用和虚引用。
jdk中java.lang.ref.Reference类就是java引用抽象基类，reference定义了引用对象的操作。当然该类是与垃圾回收器配合使用的。

3、引用和队列的使用
强引用一般是不会和队列一起使用的，这个过滤掉。
软引用可以和一个引用队列来联合使用，一般软引用可以用来实现内存敏感的高速缓存，如果软引用的所引用的对象被垃圾回收，java虚拟机就会把引用入到与之关联的引用队列中去。
弱引用和队列使用在一起，如果弱引用被所引用的对象回收了，java虚拟机就会把这个弱引用加入到关联的队列中去；
虚引用，在java虚拟机回收虚引用时，会把这个虚引用放到与之关联的引用队列中去。程序可以通过判断引用队列中是否已经引用了虚引用，来了解引用对象是否要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么可以在所引用的对象内存前，采取一些逻辑处理。

4、jdk中的引用实现类
代表软引用的类：java.lang.ref.SoftReference
代表弱引用的类：java.lang.ref.WeakReference
代表虚引用的类：java.lang.ref.PhantomReference
他们同时继承了：java.lang.ref.Reference
引用队列：java.lang.ref.ReferenceQueue,这个引用队列是可以三种引用类型联合使用的，以便跟踪java虚拟机回收所引用对象的活动。
5、引用例子

如何实现一个软引用？

/**
* 实现一个软引用
*/
public static  void testSoftReference(){
//创建一个强引用Test
String str = new String( "Test" );
//创建一个引用队列
ReferenceQueue<string> rq = new ReferenceQueue<string>();
//实现一个软引用，将强引用类型str和是实例化的rq放到软引用实现里面
SoftReference<string> srf = new SoftReference<string>(str,rq);
//通过软引用get方法获取强引用中创建的内存空间Test值
System.out.println(srf.get());
//程序执行下gc现在jvm的内存空间还有很多所以gc不会回收str的对象
System.gc();
//所以这里执行get还是会打印Test的
System.out.println(srf.get());

}</string></string></string></string>

执行完这个软引用，那么jvm堆栈区会是什么样呢？

vcTatOa/1bzk1tDIpaGjPGJyPgo8aW1nIHNyYz0="http://www.2cto.com/uploadfile/Collfiles/20140316/20140316100002208.jpg" alt="\">
如何实现一个弱引用呢？

/**
* 实现一个弱引用
*/
public static  void testWeakReference(){
String str = new String( "Test" );
ReferenceQueue<string> rq = new ReferenceQueue<string>();
//实现一个弱引用，将强引用类型str和是实例化的rq放到弱引用实现里面
WeakReference<string> wrf = new WeakReference<string>(str,rq);
//给str给值为null。 然后再通过WeakReference弱引用的get()方法获得Test对象的引用
str = null ;
//程序多执行gc，提高gc执行线程频率来回收对象。
System.gc();
//假如它还没有被垃圾回收，那么接下来在第执行wrf.get()方法会返回Test对象的引用，并且使得这个对象被str1强引用。
//再接下来在行执行rq.poll()方法会返回null，因为此时引用队列中没有任何引用。
String str1 = wrf.get();
System.out.println(str1);
//ReferenceQueue的poll()方法用于返回队列中的引用，如果没有则返回null。
Reference<string> ref= (Reference<string>) rq.poll();
System.out.println( "弱引用已消失" +ref);
if (ref!= null ){
System.out.println(ref.get());
}
}</string></string></string></string></string></string>

6、综合实例

/**
 * 创建一个引用对象ref
 * @author TianYou
 */
public class RefObject {
private static final int size = 80000 ;
//创建一个Object数组，这样会占用很大的内存空间。预计大概会有640k左右的内存被占用
private Object[] object = new Object[size];
private String refId;
public RefObject(String id){
this .refId = id ;
}
public String RefIdToString(){
return refId;
}
public void findName(){
System.out.println( "findName=" +refId);
}

}

测试类
package reference;
import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
 * 测试引用
 * @author TianYou
 */
public class TestReference {
//创建一个引用队列
private static ReferenceQueue<refobject> rq = new ReferenceQueue<refobject>();
private static int size = 10 ;
/**
* 验证队列
*/
public static void checkQueue(){
Reference<!--? extends RefObject--> ref = rq.poll();
if ( null != ref)
System.out.println( "In queue: " +ref+ " : " +ref.get());
}

/**
* 创建10个RefObject对象\以及10个软引用
*/
public static void testSoftReference(){
System.out.println( "--------执行软引用开始-------" );
Set<softreference<refobject>> sa = new HashSet<softreference<refobject>>();
for ( int i = 0 ; i < size; i++) {
SoftReference<refobject> ref= new SoftReference<refobject>( new RefObject( "SoftReference " + i), rq);
System.out.println( "Just created: " +ref.get());
sa.add(ref);
}
System.gc();
checkQueue();
System.out.println( "--------执行软引用结束-------" );
}

/**
* 创建10个Grocery对象以及10个弱引用
*/
public static void testWeakReference(){
System.out.println( "--------执行弱引用开始-------" );
Set<weakreference<refobject>> wa = new HashSet<weakreference<refobject>>();
for ( int i = 0 ; i < size; i++) {
WeakReference<refobject> ref= new WeakReference<refobject>( new RefObject( "WeakReference " + i), rq);
System.out.println( "Just created: " +ref.get());
wa.add(ref);
}
System.gc();
checkQueue();
System.out.println( "--------执行软弱用结束-------" );
}

/**
* 创建10个Grocery对象以及10个虚引用
*/
public static void testPhantomReference(){
System.out.println( "--------执行虚引用开始-------" );
Set<phantomreference<refobject>> pa = new HashSet<phantomreference<refobject>>();
for ( int i = 0 ; i < size; i++) {
PhantomReference<refobject>ref =
new PhantomReference<refobject>( new RefObject( "PhantomReference " + i), rq);
System.out.println( "Just created: " +ref.get());
pa.add(ref);
}
System.gc();
checkQueue();
System.out.println( "--------执行虚弱用结束-------" );
}
public static void main(String args[]){
testSoftReference();
testWeakReference();
testPhantomReference();
}
}</refobject></refobject></phantomreference<refobject></phantomreference<refobject></refobject></refobject></weakreference<refobject></weakreference<refobject></refobject></refobject></softreference<refobject></softreference<refobject></refobject></refobject>

在综合实例这里可以看到，三个引用依次都创建了10次，都包含了一个refobject对象，从打印结果可以明确看出，虚引用基本是形同虚设，它引用的对象随时会被垃圾回收器回收，具有弱引用的对象拥有的稍微长一点的生命周期，但垃圾回收器执行回操作时，依然有可能回被垃圾回收器回收，生命周期长的还是软引用。但在虚拟机内存不足的情况下依然会被回收，所以可出这些引用的方式真的不适合在线上使用，否则在极度容易出现鼓掌而在排查时很难检测出结果。
7、弱引用的WeakHashMap
弱引用的jar路径java.util.WeakHashMap。它是弱引用为键实现的哈希表的map。在weakHashMap表某个键不正常时，将会自动移出那个不正常的键。如果对持有强引用的key，它就会一直存在。同时它也支持null key和null value。更精确地说，对于一个给定的key，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该key的回收，这就使该key可以被终止的，key被终止，然后垃圾回收器回收。回收某个key时，其条目从映射中也会被有效地移除，因此，该类的行为与其他的 Map 实现有所不同
接下来也看看实例。
创建一个key对象

  public class Key {
String id;
    public Key(String id) {
        this .id = id;
    }
    public String toString() {
        return id;
    }
    public int hashCode() {
        return id.hashCode();
    }
    public boolean equals(Object r) {
        return (r instanceof Key) && id.equals(((Key) r).id);
    }
    public void finalize() {
        System.out.println( "Finalizing Key " + id);
    }
}
创建一个value对象
public class Value {
String id;
    public Value(String id) {
        this .id = id;
    }
    public String toString() {
        return id;
    }
    public void finalize() {
        System.out.println( "Finalizing Value " + id);
    }
}

测试对象
     import java.util.WeakHashMap;
public class MapCache {
public static void main(String[] args) throws Exception {
        int size = 10000 ;
        Key[] keys = new Key[size];
        WeakHashMap<key,value> whm = new WeakHashMap<key,value>();
        for ( int i = 0 ; i < size; i++) {
            Key k = new Key(Integer.toString(i));
            Value v = new Value(Integer.toString(i));
            if (i % 5 == 0 )
                keys[i] = k; // 使Key对象持有强引用
            whm.put(k, v); // 使Key对象持有弱引用
        }
        // 催促垃圾回收器工作
        System.gc();
        // 把CPU让给垃圾回收器线程
        Thread.sleep( 8000 );
    }
}

运行结果看出来 整出 5 的对象持有强引用被保留了下来</key,value></key,value>