强引用、软引用、弱引用、虚引用 --《JAVA编程思想》751.什么是引用？2.强引用3.软引用4.弱引用5.虚引用6.引用队列7.参考资料

今天记录下面试中常常问到的知识点：什么是强引用、弱引用、软引用、虚引用？

1.什么是引用？

首先，我们先来弄清什么是引用。

JAVA 中的一切皆对象，但除了基本类型是直接操作的原始值，其他都是通过引用（Reference）指向的存储了对象基本信息的内存地址。这也解释了我们在打印不同类型的对象时，为什么有的是原始值，有的是内存地址。

    public static void main(String[] args) {
    	//指向内存中的值
        String str = "abc";
  		System.out.println(str);
        //指向内存中的地址
        Object o = new Object();
        System.out.println(o);
    }

abc
java.lang.Object@1b6d3586

一个对象只有被引用和没被引用两种状态，没被引用的对象随时可能会被垃圾回收器进行回收，从而释放内存。

但我们希望某些对象在内存足够时，一直存储在内存之中；内存不够时，可以自动释放；为了让我们自己来控制对象的生命周期，JAVA 提供了四种引用类型，它们的引用强度依次由强至弱，分别为：

• 强引用
• 弱引用
• 软引用
• 虚引用

接下来和大家一起学习它们具体的使用场景。

2.强引用

强引用为 JAVA 中最常见的引用，即将一个对象赋值给一个引用对象 ，如：Object o = new Object()。

当一个对象被引用变量引用时，即使发生内存不足，垃圾回收器也不会回收被强引用指向的对象，故这也是引发内存泄露的主要原因。

如同下例，不断往 LinkedList放入 Integer[] 数组，内存一直得不到释放，最终造成内存泄露。

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer[]> linkedList = new LinkedList<>();
        while (true){
            linkedList.add(new Integer[1024*1024]);
        }
    }

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at mtn.baymax.charpter17.ReferenceTest.main(ReferenceTest.java:15)

3.软引用

软引用需要通过 java.lang.ref.SoftReference来实现，不仅需要指定参数的泛型，还要往构造方法中放入实例对象；SoftReference 可通过 get() 返回存储的对象。

软引用中存储的对象，只有当内存不足时，才会被垃圾回收器清理。

如下述案例：当内存发生泄露时，垃圾回收器进行清理，同时会结束软引用存储对象的生命周期。

    public static void main(String[] args) {
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(new Object());
        System.out.println(softReference.get());
        LinkedList<Integer[]> linkedList = new LinkedList<>();
        try {
            //故意制造内存泄露引发垃圾回收
            while (linkedList.size() < 1024 * 1024) {
                linkedList.add(new Integer[1024 * 1024]);
            }
        } catch (OutOfMemoryError error) {
            System.out.println("发生内存泄露");
        }
        System.out.println(softReference.get());
    }

java.lang.Object@1b6d3586
发生内存泄露
null

软引用适合用于实现内存敏感的高速缓存。

4.弱引用

弱引用的生命周期比软引用更短，当垃圾回收器下一次执行清理时，弱引用内存储的对象就会被回收；需要通过 java.lang.ref.WeakReference 来实现，使用方式同 SoftReference 。

如果你有一个对象偶尔会使用，又不想关注它的生命周期，便可以考虑使用 WeakReference 。

    public static void main(String[] args) {
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(new Object());
        System.out.println(weakReference.get());
        System.gc();
        System.out.println(weakReference.get());
    }

java.lang.Object@1b6d3586
null

5.虚引用

虛引用是引用关系最弱的一种，它随时都有可能被垃圾回收，需要通过 java.lang.ref.WeakReference 来实现，且必须搭配引用队列 java.lang.ref.ReferenceQueue 来使用；

通过查看 WeakReference 的源码，我们发现虚引用在任何时候都是返回 null，如同未持有任何对象；

那么虚引用有什么意义呢？当虚引用中持有的对象被垃圾回收后，引用队列 ReferenceQueue 会将 WeakReference 加入到其中，我们可以通过这种机制监听对象何时被清理，从而进行下一步操作。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object o = new Object();
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();
        PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(o, referenceQueue);
        System.out.println(o);
        //引用队列此时为空
        System.out.println(referenceQueue.poll());
        //虚引用永远返回null
        System.out.println(phantomReference.get());
        //将强引用释放
        o = null;
        //进行垃圾回收
        System.gc();
        //无法再次获取到object,phantomReference会被自动添加至referenceQueue
        System.out.println(o);
        //返回referenceQueue中的phantomReference
        System.out.println(referenceQueue.poll());
        //phantomReference依旧返回null
        System.out.println(phantomReference.get());
    }

java.lang.Object@1b6d3586
null
null
null
java.lang.ref.PhantomReference@4554617c
null

6.引用队列

引用队列 ReferenceQueue 可以配合软引用、弱引用、虚引用一同使用，虚引用是强制要求使用 ReferenceQueue ，软引用和弱引用则是可选的，当这几类引用中的持有对象被垃圾回收，它们被会自动添加至 ReferenceQueue ，从而达到监听对象回收的效果。

下例展示了 SoftReference和 WeakReference 配合 ReferenceQueue 的工作场景，当引用中的持有对象被回收时，才会被自动加入进 ReferenceQueue 中。

        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        System.out.println("-----演示监听软引用被回收-----");
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(new Object(), referenceQueue);
        System.out.println(referenceQueue.poll());
        System.out.println(softReference.get());
        LinkedList<Integer[]> linkedList = new LinkedList<>();
        try {
            //故意制造内存泄露引发垃圾回收
            while (linkedList.size() < 1024 * 1024) {
                linkedList.add(new Integer[1024 * 1024]);
            }
        } catch (OutOfMemoryError error) {
            System.out.println("发生内存泄露");
            System.out.println(referenceQueue.poll());
        }
        System.out.println(softReference.get());
        System.out.println("-----演示监听弱引用被回收-----");
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(new Object(), referenceQueue);
        System.out.println(referenceQueue.poll());
        System.out.println(weakReference.get());
        System.gc();
        System.out.println(weakReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());

-----演示监听软引用被回收-----
null
java.lang.Object@1b6d3586
发生内存泄露
java.lang.ref.SoftReference@4554617c
null
-----演示监听弱引用被回收-----
null
java.lang.Object@74a14482
null
java.lang.ref.WeakReference@1540e19d

7.参考资料

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最后

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