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對Java引用的總結

編輯：關於JAVA

StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReferenceJava引用總結--StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference

1 Java引用介紹

Java從1.2版本開始引入了4種引用，這4種引用的級別由高到低依次為：

強引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用

⑴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。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。

⑵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。

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。

⑶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周期。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。

⑷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周期。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。當垃圾回收器准備回收一個對象時，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。

由於引用和內存回收關系緊密。下面，先通過實例對內存回收有個認識；然後，進一步通過引用實例加深對引用的了解。

2 內存回收

創建公共類MyDate，它的作用是覆蓋finalize()函數：在finalize()中輸出打印信息，方便追蹤。

說明：finalize()函數是在JVM回收內存時執行的，但JVM並不保證在回收內存時一定會調用finalize()。

MyDate代碼如下：

package com.skywang.java;
     
import java.util.Date;
     
public class MyDate extends Date { 
     
    /** Creates a new instance of MyDate */
    public MyDate() {
    }
    // 覆蓋finalize()方法
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("obj [Date: " + this.getTime() + "] is gc");
    }   
     
    public String toString() {
        return "Date: " + this.getTime();
    }
}

在這個類中，對java.util.Date類進行了擴展，並重寫了finalize()和toString()方法。

創建公共類ReferenceTest，它的作用是定義一個方法drainMemory()：消耗大量內存，以此來引發JVM回收內存。

ReferenceTest代碼如下：

package com.skywang.java;
     
public class ReferenceTest {   
    /** Creates a new instance of ReferenceTest */
    public ReferenceTest() {
    }   
         
    // 消耗大量內存
    public static void drainMemory() {
        String[] array = new String[1024 * 10];
        for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
            for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
                array[i] += (char)j;
            }           
        }
    }
}

在這個類中定義了一個靜態方法drainMemory()，此方法旨在消耗大量的內存，促使JVM運行垃圾回收。

有了上面兩個公共類之後，我們即可測試JVM什麼時候進行垃圾回收。下面分3種情況進行測試：

情況1：清除對象

實現代碼：

package com.skywang.java;
     
public class NoGarbageRetrieve {
     
    public static void main(String[] args) {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
    }
}

運行結果：

<無任何輸出>

結果分析：date雖然設為null，但由於JVM沒有執行垃圾回收操作，MyDate的finalize()方法沒有被運行。

情況2：顯式調用垃圾回收

實現代碼：

package com.skywang.java;
     
public class ExplicitGarbageRetrieve {
     
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        System.gc();
    }
     
}

運行結果：

obj [Date: 1372137067328] is gc

結果分析：調用了System.gc()，使JVM運行垃圾回收，MyDate的finalize()方法被運行。

情況3：隱式調用垃圾回收

實現代碼：

package com.skywang.java;
     
public class ImplicitGarbageRetrieve {
     
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        ReferenceTest.drainMemory();
    }
     
}

運行結果：

obj [Date: 1372137171965] is gc

結果分析：雖然沒有顯式調用垃圾回收方法System.gc()，但是由於運行了耗費大量內存的方法，觸發JVM進行垃圾回收。

總結：JVM的垃圾回收機制，在內存充足的情況下，除非你顯式調用System.gc()，否則它不會進行垃圾回收；在內存不足的情況下，垃圾回收將自動運行

3、Java對引用的分類

3.1 強引用

實例代碼：

package com.skywang.java;
     
public class StrongReferenceTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        MyDate date = new MyDate();
        System.gc();
    }
}

運行結果：

<無任何輸出>

結果說明：即使顯式調用了垃圾回收，但是用於date是強引用，date沒有被回收。

3.2 軟引用

實例代碼：

package com.skywang.java;
     
import java.lang.ref.SoftReference;
     
public class SoftReferenceTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
        ReferenceTest.drainMemory();
    }
}

運行結果：

<無任何輸出>

結果說明：在內存不足時，軟引用被終止。軟引用被禁止時，

SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
ReferenceTest.drainMemory();

等價於

MyDate date = new MyDate();

// 由JVM決定運行
If(JVM.內存不足()) {
date = null;
System.gc();
}

3.3 弱引用

示例代碼：

package com.skywang.java;
     
import java.lang.ref.WeakReference;
     
public class WeakReferenceTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
        System.gc(); 
    }
}

運行結果：

obj [Date: 1372142034360] is gc

結果說明：在JVM垃圾回收運行時，弱引用被終止.

WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
System.gc();

等同於：

MyDate date = new MyDate();

// 垃圾回收
If(JVM.內存不足()) {
date = null;
System.gc();
}

3. 4 假象引用

示例代碼：

package com.skywang.java;
     
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.PhantomReference;
     
public class PhantomReferenceTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
        System.gc();
    }
}

運行結果：

obj [Date: 1372142282558] is gc

結果說明：假象引用，在實例化後，就被終止了。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
System.gc();

等同於：

MyDate date = new MyDate();
date = null;

可以用以下表格總結上面的內容：