Java基礎 - 強引用、弱引用、軟引用、虛引用

1、強引用（StrongReference）
   

      強引用是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，那垃圾回收器絕不會回收它。如下：

Object o = new Object();   //  強引用

      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的問題。如果不使用時，要通過如下方式來弱化引用，如下：

o = null;     // 幫助垃圾收集器回收此對象

      顯式地設置o爲null，或超出對象的生命週期範圍，則gc認爲該對象不存在引用，這時就可以回收這個對象。具體什麼時候收集這要取決於gc的算法。

舉例：

public void test(){
    Object o = new Object();
    // 省略其他操作
}

在一個方法的內部有一個強引用，這個引用保存在棧中，而真正的引用內容（Object）保存在堆中。當這個方法運行完成後就會退出方法棧，則引用內容的引用不存在，這個Object會被回收。

但是如果這個o是全局的變量時，就需要在不用這個對象時賦值爲null，因爲強引用不會被垃圾回收。

強引用在實際中有非常重要的用處，舉個ArrayList的實現源代碼：

private transient Object[] elementData;
public void clear() {
        modCount++;
        // Let gc do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
        size = 0;
}

在ArrayList類中定義了一個私有的變量elementData數組，在調用方法清空數組時可以看到爲每個數組內容賦值爲null。不同於elementData=null，強引用仍然存在，避免在後續調用 add()等方法添加元素時進行重新的內存分配。使用如clear()方法中釋放內存的方法對數組中存放的引用類型特別適用，這樣就可以及時釋放內存。

2、軟引用（SoftReference）

    

        如果一個對象只具有軟引用，則內存空間足夠，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。   

String str = new String("abc");                                     // 強引用
SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(str);     // 軟引用

      當內存不足時，等價於：

If(JVM.內存不足()) {
   str = null;  // 轉換爲軟引用
   System.gc(); // 垃圾回收器進行回收
}

虛引用在實際中有重要的應用，例如瀏覽器的後退按鈕。按後退時，這個後退時顯示的網頁內容是重新進行請求還是從緩存中取出呢？這就要看具體的實現策略了。

（1）如果一個網頁在瀏覽結束時就進行內容的回收，則按後退查看前面瀏覽過的頁面時，需要重新構建

（2）如果將瀏覽過的網頁存儲到內存中會造成內存的大量浪費，甚至會造成內存溢出

這時候就可以使用軟引用

Browser prev = new Browser();               // 獲取頁面進行瀏覽
SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 瀏覽完畢後置爲軟引用
if(sr.get()
!= null){
    rev = (Browser) sr.get();           // 還沒有被回收器回收，直接獲取
}else{
    prev = new Browser();               // 由於內存喫緊，所以對軟引用的對象回收了
    sr = new SoftReference(prev);       // 重新構建
}

這樣就很好的解決了實際的問題。

       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器回收，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）

    

      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。

String str = new String("abc");
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);
str=null;

當垃圾回收器進行掃描回收時等價於：

str = null;
System.gc();

   如果這個對象是偶爾的使用，並且希望在使用時隨時就能獲取到，但又不想影響此對象的垃圾收集，那麼你應該用 Weak Reference 來記住此對象。   

   下面的代碼會讓str再次變爲一個強引用：

String  abc = abcWeakRef.get();

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。

當你想引用一個對象，但是這個對象有自己的生命週期，你不想介入這個對象的生命週期，這時候你就是用弱引用。

這個引用不會在對象的垃圾回收判斷中產生任何附加的影響。

public class ReferenceTest {

    private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();

    public static void checkQueue() {
        Reference<? extends VeryBig> ref = null;
        while ((ref = rq.poll()) != null) {
            if (ref != null) {
                System.out.println("In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) {
        int size = 3;
        LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            weakList.add(new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq));
            System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast());

        }

        System.gc();
        try { // 下面休息幾分鐘，讓上面的垃圾回收線程運行完成
            Thread.currentThread().sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        checkQueue();
    }
}

class VeryBig {
    public String id;
    // 佔用空間,讓線程進行回收
    byte[] b = new byte[2 * 1024];

    public VeryBig(String id) {
        this.id = id;
    }

    protected void finalize() {
        System.out.println("Finalizing VeryBig " + id);
    }
}

class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {
    public String id;

    public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
        super(big, rq);
        this.id = big.id;
    }

    protected void finalize() {
        System.out.println("Finalizing VeryBigWeakReference " + id);
    }
}

最後的輸出結果爲：

Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@1641c0
Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@136ab79
Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@33c1aa
Finalizing VeryBig Weak 2
Finalizing VeryBig Weak 1
Finalizing VeryBig Weak 0
In queue: Weak 1
In queue: Weak 2
In queue: Weak 0

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器回收。

    虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動。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。

5、總結

 Java4種引用的級別由高到低依次爲：

強引用  >  軟引用  >  弱引用  >  虛引用

通過圖來看一下他們之間在垃圾回收時的區別：

當垃圾回收器回收時，某些對象會被回收，某些不會被回收。垃圾回收器會從根對象Object來標記存活的對象，然後將某些不可達的對象和一些引用的對象進行回收，如果對這方面不是很瞭解，可以參考如下的文章：

傳送門：Java內存管理  http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/category/1907599

通過表格來說明一下，如下：

引用類型	被垃圾回收時間	用途	生存時間
強引用	從來不會	對象的一般狀態	JVM停止運行時終止
軟引用	在內存不足時	對象緩存	內存不足時終止
弱引用	在垃圾回收時	對象緩存	gc運行後終止
虛引用	Unknown	Unknown	Unknown