Java基础 - 强引用、弱引用、软引用、虚引用

1、强引用（StrongReference）

强引用是使用最普遍的引用。

假设一个对象具有强引用。那垃圾回收器绝不会回收它。例如以下：

[java] view
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1. Object o = new Object();   //  强引用

当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误。使程序异常终止，也不会靠任意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。假设不使用时，要通过例如以下方式来弱化引用，例如以下：

[java] view
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1. o = null;     // 帮助垃圾收集器回收此对象

显式地设置o为null，或超出对象的生命周期范围，则gc觉得该对象不存在引用，这时就能够回收这个对象。详细什么时候收集这要取决于gc的算法。

举例：

[java] view
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1. public void test(){
2. Object o = new Object();
3. // 省略其它操作
4. }

在一个方法的内部有一个强引用。这个引用保存在栈中，而真正的引用内容（Object）保存在堆中。当这种方法执行完毕后就会退出方法栈。则引用内容的引用不存在。这个Object会被回收。

可是假设这个o是全局的变量时，就须要在不用这个对象时赋值为null。由于强引用不会被垃圾回收。

强引用在实际中有很重要的用处，举个ArrayList的实现源码：

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1. private transient Object[] elementData;
2. public void clear() {
3. modCount++;
4. // Let gc do its work
5. for (int i = 0; i < size; i++)
6. elementData[i] = null;
7. size = 0;
8. }

在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组，在调用方法清空数组时能够看到为每一个数组内容赋值为null。

不同于elementData=null，强引用仍然存在。避免在兴许调用 add()等方法加入元素时进行又一次的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就能够及时释放内存。

2、软引用（SoftReference）

假设一个对象仅仅具有软引用。则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；假设内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。

仅仅要垃圾回收器没有回收它。该对象就能够被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的快速缓存。

[java] view
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1. String str = new String("abc");                                     // 强引用
2. SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(str);     // 软引用

当内存不足时。等价于：

[java] view
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1. If(JVM.内存不足()) {
2. str = null;  // 转换为软引用
3. System.gc(); // 垃圾回收器进行回收
4. }

虚引用在实际中有重要的应用，比如浏览器的后退button。按后退时，这个后退时显示的网页内容是又一次进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看详细的实现策略了。

（1）假设一个网页在浏览结束时就进行内容的回收。则按后退查看前面浏览过的页面时，须要又一次构建

（2）假设将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出

这时候就能够使用软引用

[java] view
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1. Browser prev = new Browser();               // 获取页面进行浏览
2. SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 浏览完成后置为软引用
3. if(sr.get()
   != null){
4. rev = (Browser) sr.get();           // 还没有被回收器回收，直接获取
5. }else{
6. prev = new Browser();               // 因为内存吃紧，所以对软引用的对象回收了
7. sr = new SoftReference(prev);       // 又一次构建
8. }

这样就非常好的攻克了实际的问题。

软引用能够和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，假设软引用所引用的对象被垃圾回收器回收。Java虚拟机就会把这个软引用增加到与之关联的引用队列中。

3、弱引用（WeakReference）

弱引用与软引用的差别在于：仅仅具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。

在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了仅仅具有弱引用的对象，无论当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。只是。因为垃圾回收器是一个优先级非常低的线程。因此不一定会非常快发现那些仅仅具有弱引用的对象。

[java] view
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1. String str = new String("abc");
2. WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);
3. str=null;

当垃圾回收器进行扫描回收时等价于：

[java] view
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1. str = null;
2. System.gc();

假设这个对象是偶尔的使用。而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。

以下的代码会让str再次变为一个强引用：

[java] view
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1. String  abc = abcWeakRef.get();

弱引用能够和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，假设弱引用所引用的对象被垃圾回收。Java虚拟机就会把这个弱引用增加到与之关联的引用队列中。

当你想引用一个对象。可是这个对象有自己的生命周期。你不想介入这个对象的生命周期。这时候你就是用弱引用。

这个引用不会在对象的垃圾回收推断中产生不论什么附加的影响。

[java] view
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1. public class ReferenceTest {
2. private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();
3. public static void checkQueue() {
4. Reference<? extends VeryBig> ref = null;
5. while ((ref = rq.poll()) != null) {
6. if (ref != null) {
7. System.out.println("In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);
8. }
9. }
10. }
11. public static void main(String args[]) {
12. int size = 3;
13. LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
14. for (int i = 0; i < size; i++) {
15. weakList.add(new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq));
16. System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast());
17. }
18. System.gc();
19. try { // 以下歇息几分钟。让上面的垃圾回收线程执行完毕
20. Thread.currentThread().sleep(6000);
21. } catch (InterruptedException e) {
22. e.printStackTrace();
23. }
24. checkQueue();
25. }
26. }
27. class VeryBig {
28. public String id;
29. // 占用空间,让线程进行回收
30. byte[] b = new byte[2 * 1024];
31. public VeryBig(String id) {
32. this.id = id;
33. }
34. protected void finalize() {
35. System.out.println("Finalizing VeryBig " + id);
36. }
37. }
38. class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {
39. public String id;
40. public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
41. super(big, rq);
42. this.id = big.id;
43. }
44. protected void finalize() {
45. System.out.println("Finalizing VeryBigWeakReference " + id);
46. }
47. }

最后的输出结果为：

[java] view
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1. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@1641c0
2. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@136ab79
3. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@33c1aa
4. Finalizing VeryBig Weak 2
5. Finalizing VeryBig Weak 1
6. Finalizing VeryBig Weak 0
7. In queue: Weak 1
8. In queue: Weak 2
9. In queue: Weak 0

4、虚引用（PhantomReference）

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设。与其它几种引用都不同。虚引用并不会决定对象的生命周期。

假设一个对象仅持有虚引用。那么它就和没有不论什么引用一样，在不论什么时候都可能被垃圾回收器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个差别在于：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，假设发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用增加到与之 关联的引用队列中。

5、总结

Java4种引用的级别由高到低依次为：

强引用  >  软引用  >  弱引用  >  虚引用

通过图来看一下他们之间在垃圾回收时的差别：

当垃圾回收器回收时，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来标记存活的对象。然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收，假设对这方面不是非常了解，能够參考例如以下的文章：

传送门：Java内存管理  http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/category/1907599

通过表格来说明一下。例如以下：

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停止执行时终止
软引用	在内存不足时	对象缓存	内存不足时终止
弱引用	在垃圾回收时	对象缓存	gc执行后终止
虚引用	Unknown	Unknown	Unknown