Java語(yǔ)言中的四種引用區別

本篇內容介紹了“Java語(yǔ)言中的四種引用區別”的有關(guān)知識，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì )遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學(xué)有所成！

四種引用的區別

其實(shí)四種引用的區別在于GC的時(shí)候，對它們的處理不同。用一句話(huà)來(lái)概括，就是：如果一個(gè)對象GC Root可達，強引用不會(huì )被回收，軟引用在內存不足時(shí)會(huì )被回收，弱引用在這個(gè)對象第一次GC會(huì )被回收。

如果GC Root不可達，那不論什么引用，都會(huì )被回收

虛引用比較特殊，等于沒(méi)有引用，不會(huì )影響對象的生命周期，但可以在對象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統通知。

下面結合案例分別來(lái)講一下四種引用在面對GC時(shí)的表現以及它們的常見(jiàn)用途。先設置一下JVM的參數：

-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails

強引用

這就是我們平時(shí)最常使用的引用。只要GC的時(shí)候這個(gè)對象GC Root可達，它就不會(huì )被回收。如果JVM內存不夠了，直接拋出OOM。比如下面這段代碼就會(huì )拋出OutOfMemoryError：

public static void main(String[] args) {
    List<Object> 
list = 
new LinkedList<>();
    for (int i = 
0; i < 
21; i++) {
        list.add(new byte[1024 * 
1024]);
    }
}

軟引用

軟引用，當GC的時(shí)候，如果GC Root可達，如果內存足夠，就不會(huì )被回收；如果內存不夠用，會(huì )被回收。將上面的例子改成軟引用，就不會(huì )被OOM：

public static void main(String[] args) {
    List<Object> list = 
new LinkedList<>();
    for (int i = 
0; i < 
21; i++) {
        SoftReference<byte[]> softReference = 
new SoftReference<>(new byte[1024 * 
1024]);
        list.add(softReference);
    }
}

我們把程序改造一下，打印出GC后的前后的差別：

public static void main(String[] args) {
    List<SoftReference<byte[]>> list = 
new LinkedList<>();
    for (int i = 
0; i < 
21; i++) {
        SoftReference<byte[]> softReference = 
new SoftReference<>(new byte[1024 * 
1024]);
        list.add(softReference);
        System.out.println("gc前:" + softReference.get());
    }
    System.gc();
    for (SoftReference<byte[]> softReference : list) {
        System.out.println("gc后:" + softReference.get());
    }
}

會(huì )發(fā)現，打印出的日志，GC前都是有值的，而GC后，會(huì )有一些是null，代表它們已經(jīng)被回收。

而我們設置的堆最大為20M，如果把循環(huán)次數改成15，就會(huì )發(fā)現打印出的日志，GC后沒(méi)有為null的。但通過(guò)-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails參數能發(fā)現，JVM還是進(jìn)行了幾次GC的，只是由于內存還夠用，所以沒(méi)有回收。

public static void main(String[] args) {
    List<SoftReference<byte[]>> list = 
new LinkedList<>();
    for (int i = 
0; i < 
15; i++) {
        SoftReference<byte[]> softReference = 
new SoftReference<>(new byte[1024 * 
1024]);
        list.add(softReference);
        System.out.println("gc前:" + softReference.get());
    }
    System.gc();
    for (SoftReference<byte[]> softReference : list) {
        System.out.println("gc后:" + softReference.get());
    }
}

所以軟引用的常見(jiàn)用途就呼之欲出了：緩存。尤其是那種希望這個(gè)緩存能夠持續時(shí)間長(cháng)一點(diǎn)的。

弱引用

軟引用，只要這個(gè)對象發(fā)生GC，就會(huì )被回收。

把上面的代碼改成軟引用，會(huì )發(fā)現打印出的日志，GC后全部為null。

public static void main(String[] args) {
    List<WeakReference<byte[]>> list = 
new LinkedList<>();
    for (int i = 
0; i < 
15; i++) {
        WeakReference<byte[]> weakReference = 
new WeakReference<>(new byte[1024 * 
1024]);
        list.add(weakReference);
        System.out.println("gc前:" + weakReference.get());
    }
    System.gc();
    for (WeakReference<byte[]> weakReference : list) {
        System.out.println("gc后:" + weakReference.get());
    }
}

所以弱引用也適合用來(lái)做緩存，不過(guò)由于它是只要發(fā)生GC就會(huì )被回收，所以存活的時(shí)間比軟引用短得多，通常用于做一些非常臨時(shí)的緩存。

我們知道，WeakHashMap內部是通過(guò)弱引用來(lái)管理entry的。它的鍵是“弱鍵”，所以在GC時(shí)，它對應的鍵值對也會(huì )從Map中刪除。

Tomcat中有一個(gè)ConcurrentCache，用到了WeakHashMap，結合ConcurrentHashMap，實(shí)現了一個(gè)線(xiàn)程安全的緩存，感興趣的同學(xué)可以研究一下源碼，代碼非常精簡(jiǎn)，加上所有注釋?zhuān)挥卸潭?9行。

ThreadLocal中的靜態(tài)內部類(lèi)ThreadLocalMap里面的entry是一個(gè)WeakReference的繼承類(lèi)。

使用弱引用，使得ThreadLocalMap知道ThreadLocal對象是否已經(jīng)失效，一旦該對象失效，也就是成為垃圾，那么它所操控的Map里的數據也就沒(méi)有用處了，因為外界再也無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)而決定擦除Map中相關(guān)的值對象，Entry對象的引用，來(lái)保證Map總是保持盡可能的小。

虛引用

虛引用的設計和上面三種引用有些不同，它并不影響GC，而是為了在對象被GC時(shí)，能夠收到一個(gè)系統通知。

那它是怎么被通知的呢？虛引用必須要配合ReferenceQueue，當GC準備回收一個(gè)對象，如果發(fā)現它還有虛引用，就會(huì )在回收之前，把這個(gè)虛引用加入到與之關(guān)聯(lián)的ReferenceQueue中。

那NIO是如何利用虛引用來(lái)管理內存的呢？

DirectBuffer直接從Java堆之外申請一塊內存, 這塊內存是不直接受JVM GC管理的, 也就是說(shuō)在GC算法中并不會(huì )直接操作這塊內存. 這塊內存的GC是由于DirectBuffer在Java堆中的對象被GC后, 通過(guò)一個(gè)通知機制, 而將其清理掉的.

DirectBuffer內部有一個(gè)Cleaner。這個(gè)Cleaner是PhantomReference的子類(lèi)。當DirectBuffer對象被回收之后, 就會(huì )通知到PhantomReference。然后由ReferenceHandler調用tryHandlePending()方法進(jìn)行pending處理. 如果pending不為空, 說(shuō)明DirectBuffer被回收了, 就可以調用Cleaner的clean()進(jìn)行回收了。

上面這個(gè)方法的代碼在Reference類(lèi)里面，有興趣的同學(xué)可以去看一下那個(gè)方法的源碼。

總結

以上就是Java中四種引用的區別。一般來(lái)說(shuō)，強引用我們都知道，虛引用很少用到。而軟引用和弱引用的區別在于回收的時(shí)機：軟引用GC時(shí)，發(fā)現內存不夠才回收，弱引用只要一GC就會(huì )回收。