Java程序員應該知道的的四種引用

Java的四種引用

從JDK1.2版本開始，把對象的引用分爲四種級別，從而使程序能更加靈活的控制對象的生命週期。這四種級別由高到低依次爲：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。

1．強引用
本章前文介紹的引用實際上都是強引用，這是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，那就 類似於必不可少的生活用品，垃圾回收器絕不會回收它。當內存空 間不足，Java虛擬機寧願拋出OutOfMemoryError錯誤，使程序異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足問題。

2．軟引用（SoftReference）

如果一個對象只具有軟引用，那就類似於可有可物的生活用品。如果內存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果內存空間不足了，就會回收這些對象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用。軟引用可用來實現內存敏感的高速緩存。
軟引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中。

3．弱引用（WeakReference）
如果一個對象只具有弱引用，那就類似於可有可物的生活用品。 弱引用與軟引用的區別在於：只具有弱引用的對象擁有更短暫的生命週期。在垃圾回收器線程掃描它 所管轄的內存區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。不過，由於垃圾回收器是一個優先級很低的線程， 因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的對象。
弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。

4．虛引用（PhantomReference）
"虛引用"顧名思義，就是形同虛設，與其他幾種引用都不同，虛引用並不會決定對象的生命週期。如果一個對象僅持有虛引用，那麼它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收。
虛 引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收的活動。虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在於：虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用。當垃 圾回收器準備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是 否已經加入了虛引用，來了解

被引用的對象是否將要被垃圾回收。程序如果發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，那麼就可以在所引用的對象的內存被回收之前採取必要的行動。

在本書中，"引用"既可以作爲動詞，也可以作爲名詞，讀者應該根據上下文來區分"引用"的含義。

在java.lang.ref包中提供了三個類：SoftReference類、WeakReference類和PhantomReference 類，它 們分別代表軟引用、弱引用和虛引用。ReferenceQueue類表示引用隊列，它可以和這三種引用類聯合使用，以便跟蹤Java虛擬機回收所引用的對 象的活動。以下程序創建了一個String對象、ReferenceQueue對象和WeakReference對象：

//創建一個強引用
String str = new String("hello");

//創建引用隊列, <String>爲範型標記，表明隊列中存放String對象的引用
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>();

//創建一個弱引用，它引用"hello"對象，並且與rq引用隊列關聯
//<String>爲範型標記，表明WeakReference會弱引用String對象
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq);

以上程序代碼執行完畢，內存中引用與對象的關係如圖11-10所示。

圖11-10 "hello"對象同時具有強引用和弱引用

在圖11-10中，帶實線的箭頭表示強引用，帶虛線的箭頭表示弱引用。從圖中可以看出，此時"hello"對象被str強引用，並且被一個WeakReference對象弱引用，因此"hello"對象不會被垃圾回收。
在以下程序代碼中，把引用"hello"對象的str變量置爲null，然後再通過WeakReference弱引用的get()方法獲得"hello"對象的引用：

String str = new String("hello"); //①
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③

str=null; //④取消"hello"對象的強引用
String str1=wf.get(); //⑤假如"hello"對象沒有被回收，str1引用"hello"對象

//假如"hello"對象沒有被回收，rq.poll()返回null
Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑥

執行完以上第④行後，內存中引用與對象的關係如圖11-11所示，此 時"hello"對象僅僅具有弱引用，因此它有可能被垃圾回收。假如它還沒有被垃圾回收，那麼接下來在第⑤行執行wf.get()方法會返 回"hello"對象的引用，並且使得這個對象被str1強引用。再接下來在第⑥行執行rq.poll()方法會返回null，因爲此時引用隊列中沒有任 何引用。ReferenceQueue的poll()方法用於返回隊列中的引用，如果沒有則返回null。

圖11-11 "hello"對象只具有弱引用

在以下程序代碼中，執行完第④行後，"hello"對象僅僅具有弱引用。接下來兩次調用System.gc()方法，催促垃圾回收器工作，從而提 高"hello"對象被回收的可能性。假如"hello"對象被回收，那麼WeakReference對象的引用被加入到ReferenceQueue 中，接下來wf.get()方法返回null，並且rq.poll()方法返回WeakReference對象的引用。圖11-12顯示了執行完第⑧行後 內存中引用與對象的關係。

String str = new String("hello"); //①
ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②
WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③
str=null; //④

//兩次催促垃圾回收器工作，提高"hello"對象被回收的可能性
System.gc(); //⑤
System.gc(); //⑥
String str1=wf.get(); //⑦ 假如"hello"對象被回收，str1爲null
Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑧

圖11-12 "hello"對象被垃圾回收，弱引用被加入到引用隊列

The important part about strong references -- the part that makes them "strong" -- is how they interact with the garbage collector. Specifically, if an object is reachable via a chain of strong references (strongly reachable), it is not eligible for garbage collection. As you don't want the garbage collector destroying objects you're working on, this is normally exactly what you want.

package
 com.TestRef;

import
 java.lang.ref.PhantomReference;
import
 java.lang.ref.ReferenceQueue;
import
 java.lang.ref.SoftReference;
import
 java.lang.ref.WeakReference;
import
 java.util.Map;
import
 java.util.WeakHashMap;

public
 class
 Ref {

    public
 Ref() {
    }

    /**

     * 
@param
 args
     
*/

    public
 static
 void
 main(String[] args) {

        try
 {
//
            test1();

//
            test2();

//
            test3();

//
            test4();

//
            test5();


            test6();
        } catch
 (InterruptedException e) {
            //
 TODO Auto-generated catch block


            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
 強引用，JVM的默認實現 
*/
  
    public
 static
 void
 test1() throws
 InterruptedException {  
        Object obj = new
 Object();  
        Object strong = obj;  
        obj = null
;  
        System.gc();  
        Thread.sleep(1000);  
        System.out.println("strong="+strong);
    }  
    
    /**
 
     * WeakReference 弱引用( 當所引用的對象在 JVM 內不再有強引用時, GC 後weak reference 將會被自動回收) 
     * 
*/
  
    public
 static
 void
 test2() throws
 InterruptedException {  
        Object obj = new
 Object();  
        WeakReference<Object> wr = new
 WeakReference<Object>(obj);  
        obj = null
;  
        System.gc();  
        Thread.sleep(1000);  
        System.out.println("wr.get()="+wr.get());  
        System.out.println("wr="+wr);  
        wr.clear();
        System.out.println("w1111r="+wr.get());  
    }  
    
    /**
 
     * SoftReference SoftReference 於 WeakReference 的特性基本一致， 最大的區別在於 
     * SoftReference 會儘可能長的保留引用直到 JVM 內存不足時纔會被回收(虛擬機保證) 
     * 
*/
  
    public
 static
 void
 test3() throws
 InterruptedException {  
        Object obj = new
 Object();  
        SoftReference<Object> sr = new
 SoftReference<Object>(obj);  
        obj = null
;  
        System.gc();  
        Thread.sleep(1000);  
        System.out.println("sr.get()="+sr.get());  
    }  
    
    /**
 
     * PhantomReference Phantom Reference(幽靈引用) 與 WeakReference 和 SoftReference 
     * 有很大的不同, 因爲它的 get() 方法永遠返回 null 
     * 
*/
  
    public
 static
 void
 test4() throws
 InterruptedException {  
        Object obj = new
 Object();  
        ReferenceQueue<Object> rq = new
 ReferenceQueue<Object>();  
        PhantomReference<Object> pr = new
 PhantomReference<Object>(obj, rq);  
        System.out.println("pr.get()="+pr.get()); 
    }  
    
    /**

     * ReferenceQueue：
     * 
@throws
 InterruptedException
     
*/

    public
 static
 void
 test5() throws
 InterruptedException {  
        Object obj = new
 Object();  
        ReferenceQueue<Object> rq = new
 ReferenceQueue<Object>();  
        WeakReference<Object> pr = new
 WeakReference<Object>(obj, rq);  
        System.out.println("**pr.enqueue()="+pr.enqueue());  
        System.out.println("**pr.isEnqueued()="+pr.isEnqueued());      
        System.out.println("**pr="+pr);
        System.out.println("**rq.poll()="+rq.poll());  
        obj = null
;  
        System.gc();  
//
        System.out.println("pr.enqueue()="+pr.enqueue());  

//
        System.out.println("**pr.isEnqueued()="+pr.isEnqueued());      

//
        System.out.println("pr="+pr);

//
        System.out.println("rq.poll()="+rq.poll());  

//
        System.out.println("obj5="+obj);  


    }  
    
    /**
 
     * 使用 WeakReference 作爲 key， 一旦沒有指向 key 的強引用,  
     * WeakHashMap 在 GC 後將自動刪除相關的 
     * entry 
     
*/
  
    public
 static
 void
 test6() throws
 InterruptedException {  
        Map<Object, Object> map = new
 WeakHashMap<Object, Object>();  
        Object key = new
 Object();  
        Object value = new
 Object();  
        map.put(key, value);  
        
        key = null
;  
        
//
        System.out.println("value="+value);  

//
        System.out.println("key="+key);  

//
        System.out.println("map.containsValue(value)="+map.containsValue(value)); 

//
        System.out.println("map="+map);  


        
        System.gc();  
        Thread.sleep(1000);  
        
        System.out.println("value="+value);  
        System.out.println("key="+key);  
        System.out.println("map.containsValue(value)="+map.containsValue(value)); 
        System.out.println("map="+map);  
    }  
}