Java对象的四种引用方式
本文會(huì)按照以下思路進(jìn)行：
- （1）Java的四種對(duì)象引用的基本概念
- （2）四種對(duì)象引用的差異對(duì)比
- （3）對(duì)象可及性的判斷以及與垃圾回收機(jī)制的關(guān)系
- （4）引用隊(duì)列ReferenceQueue的介紹
- （5）WeakHashMap的相關(guān)介紹
Java的四種對(duì)象引用的基本概念
從JDK1.2版本開始，把對(duì)象的引用分為四種級(jí)別，從而使程序更加靈活的控制對(duì)象的生命周期。這四種級(jí)別由高到低依次為：強(qiáng)引用、軟引用、弱引用和虛引用。
1、強(qiáng)引用
Object obj =new Object();上述Object這類對(duì)象就具有強(qiáng)引用，屬于不可回收的資源，垃圾回收器絕不會(huì)回收它。當(dāng)內(nèi)存空間不足，Java虛擬機(jī)寧愿拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤，使程序異常終止，也不會(huì)靠回收具有強(qiáng)引用的對(duì)象，來解決內(nèi)存不足的問題。
值得注意的是：如果想中斷或者回收強(qiáng)引用對(duì)象，可以顯式地將引用賦值為null，這樣的話JVM就會(huì)在合適的時(shí)間，進(jìn)行垃圾回收。
下圖是堆區(qū)的內(nèi)存示意圖，分為新生代，老生代，而垃圾回收主要也是在這部分區(qū)域中進(jìn)行。
2、軟引用（SoftReference）
如果一個(gè)對(duì)象只具有軟引用，那么它的性質(zhì)屬于可有可無的那種。如果此時(shí)內(nèi)存空間足夠，垃圾回收器就不會(huì)回收它，如果內(nèi)存空間不足了，就會(huì)回收這些對(duì)象的內(nèi)存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對(duì)象就可以被程序使用，如圖片緩存框架中緩存圖片就是通過軟引用實(shí)現(xiàn)。。軟引用可用來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的告訴緩存。軟引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列聯(lián)合使用，如果軟件用所引用的對(duì)象被垃圾回收，Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)軟引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。
Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); SoftReference reference = new SoftReference(obj, queue); //強(qiáng)引用對(duì)象滯空，保留軟引用 obj = null;當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，軟引用對(duì)象被回收時(shí)，reference.get()為null，此時(shí)軟引用對(duì)象的作用已經(jīng)發(fā)揮完畢，這時(shí)將其添加進(jìn)ReferenceQueue 隊(duì)列中
如果要判斷哪些軟引用對(duì)象已經(jīng)被清理：
SoftReference ref = null; while ((ref = (SoftReference) queue.poll()) != null) {//清除軟引用對(duì)象 }3、弱引用(WeakReference)
如果一個(gè)對(duì)象具有弱引用，那其的性質(zhì)也是可有可無的狀態(tài)。
而弱引用和軟引用的區(qū)別在于：弱引用的對(duì)象擁有更短的生命周期，只要垃圾回收器掃描到它，不管內(nèi)存空間充足與否，都會(huì)回收它的內(nèi)存。
同樣的弱引用也可以和引用隊(duì)列一起使用。
Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); WeakReference reference = new WeakReference(obj, queue); //強(qiáng)引用對(duì)象滯空，保留軟引用 obj = null;應(yīng)用場景：弱引用適用于內(nèi)存敏感的緩存，如ThreadLocal中的key就用到了弱引用。
4、虛引用（PhantomReference）
虛引用和前面的軟引用、弱引用不同，它并不影響對(duì)象的生命周期。如果一個(gè)對(duì)象與虛引用關(guān)聯(lián)，則跟沒有引用與之關(guān)聯(lián)一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收。
注意：虛引用必須和引用隊(duì)列關(guān)聯(lián)使用，當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)對(duì)象時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會(huì)把這個(gè)虛引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。程序可以通過判斷引用隊(duì)列中是否已經(jīng)加入了虛引用，來了解被引用的對(duì)象是否將要被垃圾回收。如果程序發(fā)現(xiàn)某個(gè)虛引用已經(jīng)被加入到引用隊(duì)列，那么就可以在所引用的對(duì)象的內(nèi)存被回收之前采取必要的行動(dòng)。
Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); PhantomReference reference = new PhantomReference(obj, queue); //強(qiáng)引用對(duì)象滯空，保留軟引用 obj = null;引用總結(jié)
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1.對(duì)于強(qiáng)引用，平時(shí)在編寫代碼時(shí)會(huì)經(jīng)常使用。
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2.而其他三種類型的引用，使用得最多就是軟引用和弱引用，這兩種既有相似之處又有區(qū)別，他們都來描述非必須對(duì)象。
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3.被軟引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只有在內(nèi)存不足時(shí)才會(huì)被回收，而被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象在JVM進(jìn)行垃圾回收時(shí)總會(huì)被回收。
四種對(duì)象引用的差異對(duì)比
Java中4種引用的級(jí)別由高到低依次為：
強(qiáng)引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用
垃圾回收時(shí)對(duì)比：
對(duì)象可及性的判斷
在很多的時(shí)候，一個(gè)對(duì)象并不是從根集直接引用的，而是一個(gè)對(duì)象被其他對(duì)象引用，甚至同時(shí)被幾個(gè)對(duì)象所引用，從而構(gòu)成一個(gè)以根集為頂?shù)臉湫谓Y(jié)構(gòu)。
在這個(gè)樹形的引用鏈中，箭頭的方向代表了引用的方向，所指向的對(duì)象是被引用對(duì)象。由圖可以看出，從根集到一個(gè)對(duì)象可以由很多條路徑。比如到達(dá)對(duì)象5的路徑就有① -> ⑤，③ ->⑦兩條路徑。由此帶來了一個(gè)問題，那就是某個(gè)對(duì)象的可及性如何判斷：
- （1）單條引用路徑可及性判斷：
在這條路徑中，最弱的一個(gè)引用決定對(duì)象的可及性。
- （2）多條引用路徑可及性判斷：
幾條路徑中，最強(qiáng)的一條的引用決定對(duì)象的可及性。
比如，我們假設(shè)圖2中引用①和③為強(qiáng)引用，⑤為軟引用，⑦為弱引用，對(duì)于對(duì)象5按照這兩個(gè)判斷原則，路徑①-⑤取最弱的引用⑤，因此該路徑對(duì)對(duì)象5的引用為軟引用。同樣，③-⑦為弱引用。在這兩條路徑之間取最強(qiáng)的引用，于是對(duì)象5是一個(gè)軟可及對(duì)象。
比較容易理解的是Java垃圾回收器會(huì)優(yōu)先清理可及強(qiáng)度低的對(duì)象
另外兩個(gè)重要的點(diǎn)：
- 強(qiáng)可達(dá)的對(duì)象一定不會(huì)被清理
- JVM保證拋出out of memory之前，清理所有的軟引用對(duì)象
最后總結(jié)成一張表格：
引用隊(duì)列ReferenceQueue的介紹
引用隊(duì)列配合Reference的子類等使用,當(dāng)引用對(duì)象所指向的對(duì)象被垃圾回收后,該Reference則被追加到引用隊(duì)列的末尾.
ReferenceQueue源碼分析(簡要)
(1)ReferenceQueue是一個(gè)鏈表,這兩個(gè)指針代表著頭和尾
(2)下面看下其共有的方法
取出元素:
Reference<? extends T> ReferenceQueue#poll()如果Reference指向的對(duì)象存在則返回null,否則返回這個(gè)Reference
public Reference<? extends T> poll() {synchronized (lock) {if (head == null)return null;return reallyPollLocked();} }下面是具體將Reference取出的方法:
private Reference<? extends T> reallyPollLocked() {if (head != null) {Reference<? extends T> r = head;if (head == tail) {tail = null;head = null;} else {head = head.queueNext;}//更新鏈表,將sQueueNextUnenqueued這個(gè)虛引用對(duì)象加入,并且已經(jīng)表明該Reference已經(jīng)被移除了,并且取出.r.queueNext = sQueueNextUnenqueued;return r;}return null; }取出元素,如果隊(duì)列屬于空隊(duì)列,那么久阻塞到其有元素為止
Reference<? extends T> ReferenceQueue#remove()和remove()的區(qū)別是,設(shè)置一個(gè)阻塞時(shí)間
Reference<? extends T> ReferenceQueue#remove(long timeout)具體實(shí)現(xiàn)
public Reference<? extends T> remove(long timeout)throws IllegalArgumentException, InterruptedException{if (timeout < 0) {throw new IllegalArgumentException("Negative timeout value");}synchronized (lock) {Reference<? extends T> r = reallyPollLocked();if (r != null) return r;long start = (timeout == 0) ? 0 : System.nanoTime();//阻塞的具體實(shí)現(xiàn)過程,以及通過時(shí)間來控制的阻塞for (;;) {lock.wait(timeout);r = reallyPollLocked();if (r != null) return r;if (timeout != 0) {long end = System.nanoTime();timeout -= (end - start) / 1000_000;if (timeout <= 0) return null;start = end;}}}}WeakHashMap的相關(guān)介紹
在Java集合中有一種特殊的Map類型即WeakHashMap,在這種Map中存放了鍵對(duì)象的弱引用,當(dāng)一個(gè)鍵對(duì)象被垃圾回收器回收時(shí),那么相應(yīng)的值對(duì)象的引用會(huì)從Map中刪除.WeakHashMap能夠節(jié)約儲(chǔ)存空間,可用來緩存那些非必須存在的數(shù)據(jù).而WeakHashMap是主要通過expungeStaleEntries()這個(gè)方法來實(shí)現(xiàn)的,而WeakHashMap也內(nèi)置了一個(gè)ReferenceQueue,來獲取鍵對(duì)象的引用情況.
這個(gè)方法,相當(dāng)于遍歷ReferenceQueue然后,將已經(jīng)被回收的鍵對(duì)象,對(duì)應(yīng)的值對(duì)象滯空.
private void expungeStaleEntries() {for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {synchronized (queue) {@SuppressWarnings("unchecked")Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;int i = indexFor(e.hash, table.length);Entry<K,V> prev = table[i];Entry<K,V> p = prev;while (p != null) {Entry<K,V> next = p.next;if (p == e) {if (prev == e)table[i] = next;elseprev.next = next;// Must not null out e.next;// stale entries may be in use by a HashIterator//通過滯空,來幫助垃圾回收e.value = null; size--;break;}prev = p;p = next;}}} }而且需要注意的是:
expungeStaleEntries()并不是自動(dòng)調(diào)用的,需要外部對(duì)WeakHashMap對(duì)象進(jìn)行查詢或者操作,才會(huì)進(jìn)行自動(dòng)釋放的操作.如下我們看個(gè)例子:
下面例子是不斷的增加1000*1000容量的WeakHashMap存入List中
public static void main(String[] args) throws Exception { List<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>>(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { WeakHashMap<byte[][], byte[][]> d = new WeakHashMap<byte[][], byte[][]>(); d.put(new byte[1000][1000], new byte[1000][1000]); maps.add(d); System.gc(); System.err.println(i); } }由于Java默認(rèn)內(nèi)存是64M，所以再不改變內(nèi)存參數(shù)的情況下，該測試跑不了幾步循環(huán)就內(nèi)存溢出了。果不其然，WeakHashMap這個(gè)時(shí)候并沒有自動(dòng)幫我們釋放不用的內(nèi)存。
public static void main(String[] args) throws Exception { List<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>>(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { WeakHashMap<byte[][], byte[][]> d = new WeakHashMap<byte[][], byte[][]>(); d.put(new byte[1000][1000], new byte[1000][1000]); maps.add(d); System.gc(); System.err.println(i); for (int j = 0; j < i; j++) { System.err.println(j+ " size" + maps.get(j).size()); } } }而通過訪問WeakHashMap的size()方法,這些就可以跑通了.
這樣就能夠說明了WeakHashMap并不是自動(dòng)進(jìn)行鍵值的垃圾回收操作的,而需要做對(duì)WeakHashMap的訪問操作這時(shí)候才進(jìn)行對(duì)鍵對(duì)象的垃圾回收清理.WeakHashMap的神話 這篇帖子很棒,通過討論WeakHashMap的回收問題,拋磚引玉.
來一張總結(jié)圖:
由圖可以看出,WeakHashMap中只要調(diào)用其操作方法,那么就會(huì)調(diào)用其expungeStaleEntries().
文章轉(zhuǎn)自
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java对象的四种引用方式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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