Java中弱引用、軟引用、虛引用及強(qiáng)引用的區(qū)別

前言

從Jdk1.2開始，在java.lang.ref包下就提供了三個(gè)類：SoftReference（軟引用），PhantomReference（虛引用）和WeakReference（弱引用），它們分別代表了系統(tǒng)對(duì)對(duì)象的中的三種引用方式：軟引用，虛引用以及弱引用。因此java語言對(duì)對(duì)象的引用有如下四種?？赡苡行┕ぷ鹘?jīng)驗(yàn)比較豐富的java程序員都不太明白這幾種引用的區(qū)別，僅僅只是知道而已。但是知道弱引用和軟引用的概念以及如何使用它們是兩回事，引用類在垃圾回收工作上有著重要的作用。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的小白以及那些和我經(jīng)驗(yàn)差不多的程序員來說，他們?cè)诘谝淮温犝f這些引用類的時(shí)候，我想它們應(yīng)該和我是一樣的感覺：wtf？這是個(gè)什么東西？我怎么學(xué)了java那么久都沒聽說過？

再說說我為什么會(huì)看這個(gè)的？我司的產(chǎn)品其實(shí)前身是一個(gè)測(cè)試，我真是想破了頭，我都想不出來為什么公司會(huì)讓一個(gè)測(cè)試做產(chǎn)品。好了，言歸正傳，以下是我和我司的產(chǎn)品對(duì)話：

產(chǎn)品： 小李啊，我們這個(gè)app需要加一個(gè)讀取銀行卡的功能，你抽空做一下。具體要求是進(jìn)入這個(gè)界面的時(shí)候，用戶就可以開始讀卡了，讀卡的方法XX已經(jīng)給你封裝好了，你直接調(diào)用就可以了。

我： 好的，沒問題。大概半個(gè)小時(shí)做完。內(nèi)心竊喜，握草，這簡直是太簡單了，還好我之前做過循環(huán)輪播條的功能，還記得當(dāng)初的思路，就是用Handler發(fā)送延時(shí)消息就可以了，這個(gè)功能嘛，照葫蘆畫瓢，直接在讀卡失敗的回調(diào)接口中發(fā)消息，繼續(xù)調(diào)用讀卡方法就行了，一直讀， 直到讀卡成功后跳出循環(huán)。哎呀，我簡直是天才。bingo！搞定！

半個(gè)小時(shí)候，我司產(chǎn)品皺著眉頭走過來。。

產(chǎn)品： 哎，小李，你做的這個(gè)讀卡功能是不是有問題啊，最典型的一個(gè)問題就是，沒加這個(gè)app之前，app本身還運(yùn)行挺流暢，怎么加了這個(gè)讀卡的功能，app沒點(diǎn)進(jìn)去讀卡頁面一次，app就感覺慢一點(diǎn)，你趕緊看看這個(gè)是什么原因。

我： 這怎么可能？我寫的代碼肯定是沒問題的（真是赤裸的打臉）。

半個(gè)小時(shí)后

產(chǎn)品： 怎么樣，小李，問題找到了嗎？

我： 問題找到了，我馬上解決。

究其原因就是因?yàn)樵O(shè)計(jì)是一進(jìn)來讀卡頁面就調(diào)用讀卡方法讀卡，如果讀卡失敗了，那么就會(huì)一直利用Handler發(fā)消息，而按下返回鍵的時(shí)候，由于Handler還持有讀卡頁面（Activity）的引用，導(dǎo)致讀卡頁面內(nèi)存無法回收而導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏（OOM）問題。于是各種上google查解決辦法，其中有一種解決辦法就是利用引用去解決。而我對(duì)這方面又不是太了解，所以就花了點(diǎn)時(shí)間來了解一下，總結(jié)一下。至于Handler導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏的原因和解決辦法，我將在另外一篇博客中詳細(xì)講解。

引用的應(yīng)用場(chǎng)景

  1. 我們都知道垃圾回收器會(huì)回收符合回收條件的對(duì)象的內(nèi)存，但并不是所有的程序員都知道回收條件取決于指向該對(duì)象的引用類型。這正是Java中弱引用和軟引用的主要區(qū)別。
  2. 如果一個(gè)對(duì)象只有弱引用指向它，垃圾回收器會(huì)立即回收該對(duì)象，這是一種急切回收方式。
  3. 相對(duì)的，如果有軟引用指向這些對(duì)象，則只有在JVM需要內(nèi)存時(shí)才回收這些對(duì)象。
  4. 弱引用和軟引用的特殊行為使得它們?cè)谀承┣闆r下非常有用。
  5. 例如：軟引用可以很好的用來實(shí)現(xiàn)緩存，當(dāng)JVM需要內(nèi)存時(shí)，垃圾回收器就會(huì)回收這些只有被軟引用指向的對(duì)象。
  6. 而弱引用非常適合存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)，例如：存儲(chǔ)ClassLoader引用。如果沒有類被加載，那么也沒有指向ClassLoader的引用。一旦上一次的強(qiáng)引用被去除，只有弱引用的ClassLoader就會(huì)被回收。

強(qiáng)引用（StrongReference）

  1. 強(qiáng)引用是我們?cè)诰幊踢^程中使用的最簡單的引用，如代碼String s=”abc”中變量s就是字符串對(duì)象”abc”的一個(gè)強(qiáng)引用。
  2. 任何被強(qiáng)引用指向的對(duì)象都不能被垃圾回收器回收，這些對(duì)象都是在程序中需要的。
  3. StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(); 此時(shí)的object也是一個(gè)強(qiáng)引用。我們?cè)陂_發(fā)過程中使用的最多的就是強(qiáng)引用。這個(gè)就不做過多的說明了。

弱引用（WeakReference）

  1. 弱引用通過WeakReference類實(shí)現(xiàn)，弱引用和軟引用很像但是弱引用的級(jí)別更低。

  2. 對(duì)于只有弱引用的對(duì)象而言，當(dāng)系統(tǒng)垃圾回收機(jī)制運(yùn)行時(shí)，不管系統(tǒng)內(nèi)存是否足夠，總會(huì)回收該對(duì)象所占用的內(nèi)存（立即回收的方式）。當(dāng)然并不是說當(dāng)一個(gè)對(duì)象只有弱引用時(shí)，它就會(huì)立即被回收—-正如那些使用引用的對(duì)象一樣，必須等到系統(tǒng)垃圾回收機(jī)制運(yùn)行時(shí)才會(huì)被回收。

    String str = new String("helloworld"); 
WeakReference weakReference = new WeakReference(str); 
str = null;

全部代碼如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str = new String("Struts2權(quán)威指南");
        //創(chuàng)建一個(gè)弱引用，讓這個(gè)弱引用引用到“Struts2權(quán)威指南”字符串
        WeakReference weakReference = new WeakReference(str);
        //切斷str引用和“Struts2權(quán)威指南”字符串之間的引用
        str = null;
        //取出弱引用所引用的對(duì)象
        System.out.println(weakReference.get());
        //強(qiáng)制進(jìn)行垃圾回收
        System.gc();
        System.runFinalization();
        //再次取出弱引用所引用的對(duì)象
        System.out.println(weakReference.get());
    }
}

執(zhí)行的結(jié)果為：“Struts2權(quán)威指南”和null

  3. 由上面的代碼我們可以看到，程序首先創(chuàng)建了一個(gè)“Struts2權(quán)威指南”對(duì)象，并且讓str引用變量引用它。 WeakReference weakReference = new WeakReference(str); 時(shí)，系統(tǒng)首先創(chuàng)建了一個(gè)弱引用，和str指向同一個(gè)對(duì)應(yīng)，當(dāng)程序執(zhí)行str = null;的時(shí)候，程序剪斷了str和“Struts2權(quán)威指南”之間的聯(lián)系，此時(shí)“Struts2權(quán)威指南”這時(shí)只有一個(gè)弱引用weakReference指向它，這個(gè)時(shí)候我們的程序依然可以通過這個(gè)弱引用來訪問該字符串常量，程序的第一個(gè)System.out.println(weakReference.get())依然是可以輸出“Struts2權(quán)威指南”的，接下來程序強(qiáng)制垃圾回收，如果系統(tǒng)垃圾回收器啟動(dòng)，那么將只有弱引用所引用的對(duì)象會(huì)被清除掉，當(dāng)程序執(zhí)行到第二個(gè)System.out.println(weakReference.get())的時(shí)候，通常輸出的就只是null值了。

  4. 總結(jié)： 當(dāng)我們將str賦值為空，該對(duì)象就可以被垃圾回收器回收。因?yàn)樵搶?duì)象此時(shí)不再含有其他強(qiáng)引用，即使指向該對(duì)象的弱引用WeakReference也沒有辦法阻止垃圾回收器對(duì)該對(duì)象的回收。相反的，如果該對(duì)象還有軟引用，str不會(huì)被立即回收，除非JVM需要內(nèi)存。

軟引用（SoftReference）

軟引用需要通過SoftReference類來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)對(duì)象只具有軟引用時(shí)，它有可能被垃圾回收機(jī)制回收。對(duì)于只有軟引用的對(duì)象而言，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存空間足夠時(shí)，它不會(huì)被系統(tǒng)回收，程序也可使用該對(duì)象；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存空間不足時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)回收它。軟引用通常用于對(duì)內(nèi)存敏感的程序中。

    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            String str = new String("Struts2權(quán)威指南");
            //創(chuàng)建一個(gè)軟引用，讓這個(gè)弱引用引用到“Struts權(quán)威指南”字符串
            SoftReference softReference = new SoftReference(str);
            //切斷str引用和“Struts2權(quán)威指南”字符串之間的引用
            str = null; 
            //取出軟引用所引用的對(duì)象
            System.out.println(softReference.get());
            //強(qiáng)制進(jìn)行垃圾回收
            System.gc();
            System.runFinalization();
            //再次取出軟引用所引用的對(duì)象
            System.out.println(softReference.get());
        }
    }

    輸出結(jié)果是：“Struts2 權(quán)威指南”和“Struts2權(quán)威指南”
  1. 總結(jié)：軟引用的代碼執(zhí)行過程和弱引用大致相同。根據(jù)打印的內(nèi)容就說明了當(dāng)JVM內(nèi)存充足的時(shí)候，JVM是不會(huì)考慮去回收軟引用指向的內(nèi)存空間的。我們可以注意到，在上面的代碼中，有一行代碼是為str = null，雖然這行代碼是不能阻止垃圾回收器回收對(duì)象，但是可以延遲回收，這點(diǎn)和弱引用是不相同的。這也是軟引用適合做緩存而弱引用適合存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)的根本原因所在。
  2. 一個(gè)使用弱引用的典型例子是WeakHashMap，它是除HashMap和TreeMap之外，Map接口的另一種實(shí)現(xiàn)。WeakHashMap有一個(gè)特點(diǎn)：map中的鍵值(keys)都被封裝成弱引用，也就是說一旦強(qiáng)引用被刪除，WeakHashMap內(nèi)部的弱引用就無法阻止該對(duì)象被垃圾回收器回收。

虛引用 （PhantomReference）

  1. 虛引用通過PhantomReference類實(shí)現(xiàn)，虛引用完全類似于沒有引用。虛引用對(duì)對(duì)象本身沒有太大的影響，對(duì)象甚至感覺不到虛引用的存在。如果一個(gè)對(duì)象只有一個(gè)虛引用時(shí)。那它和沒有引用的效果大致相同。虛引用主要用于跟蹤對(duì)象被垃圾回收的狀態(tài)，虛引用不能單獨(dú)使用，虛引用必須和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用。

    public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
           //創(chuàng)建一個(gè)字符串引用
        String str = new String("Struts2權(quán)威指南");
        //創(chuàng)建一個(gè)引用隊(duì)列
        ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
        //創(chuàng)建一個(gè)虛引用 讓次虛引用引用到“Struts2權(quán)威指南”字符串
        PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(str, referenceQueue);
        //切斷str和“Struts2權(quán)威指南”之間的引用關(guān)系
        str = null;
        //取出虛引用所引用的對(duì)象，并不能通過虛引用訪問被引用的對(duì)象，
        //所以此處輸出的應(yīng)該是null
        System.out.println(phantomReference.get());
        //強(qiáng)制進(jìn)行垃圾回收
        System.gc();
        System.runFinalization();
        //取出引用隊(duì)列最先進(jìn)入隊(duì)列中的引用于phantomReference進(jìn)行比較
        System.out.println(referenceQueue.poll() == phantomReference);
    }
}

輸出結(jié)果： null  和 true

  2. 因?yàn)橄到y(tǒng)無法通過虛引用來獲取被引用的對(duì)象，所以在執(zhí)行第一個(gè)System.out.println(phantomReference.get())的時(shí)候，打印出來的是空值（即使此時(shí)系統(tǒng)并未進(jìn)行強(qiáng)制垃圾回收）。當(dāng)程序強(qiáng)制垃圾回收后，只有虛引用引用的字符串對(duì)象將會(huì)被垃圾回收，當(dāng)被引用的對(duì)象被回收后，對(duì)象的引用將被添加到關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中去（也就時(shí)說，虛引用指向的字符串對(duì)象會(huì)被垃圾回收器回收，而自己本身將被添加到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中去），因此我們才在第二個(gè)System.out.println(referenceQueue.poll() == phantomReference)中看到輸出的true

引用隊(duì)列（ReferenceQueue）

  1. 引用隊(duì)列由java.lang.ref.ReferenceQueue類來表示，它用于保存被回收后對(duì)象的引用。當(dāng)把軟引用、弱引用和引用隊(duì)列聯(lián)合使用的時(shí)候，系統(tǒng)在回收被引用的對(duì)象之后，將把被回收對(duì)象對(duì)應(yīng)的應(yīng)用添加到關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。與軟引用和弱引用不同的是，虛引用在對(duì)象被釋放之后，將把已經(jīng)回收對(duì)象對(duì)應(yīng)的虛引用添加它的關(guān)聯(lián)引用隊(duì)列中，這是得可以在對(duì)象被回收之前采取行動(dòng)。
  2. 軟引用和弱引用可以單獨(dú)使用，但是虛引用不能單獨(dú)使用，單獨(dú)使用虛引用沒有太大的意義。虛引用的主要作用就是跟蹤對(duì)象被垃圾回收的狀態(tài)，程序可以通過檢查與虛引用關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中是否已經(jīng)包含了該虛引用，從而了解虛引用所引用對(duì)象是否即將被回收。

總結(jié)

  1. 在應(yīng)用程序中，我們使用引用類可以邊面在程序執(zhí)行期間將對(duì)象留在內(nèi)存中。如果我們一軟引用，弱引用或虛引用的方式引用對(duì)象，這樣垃圾收集器就能夠隨意的釋放對(duì)象。如果希望盡可能的減少程序在其生命周期中所占的內(nèi)存大小時(shí)，這些引用類就很有好處。

  2. 當(dāng)然必須指出的一個(gè)問題： 要使用這些特殊的引用類，就不能保留對(duì)對(duì)象的強(qiáng)引用。如果保留了對(duì)對(duì)象的強(qiáng)引用，那么就會(huì)浪費(fèi)這些類所提供的任何好處。

  3. 四種引用最主要的區(qū)別就是垃圾回收器回收的時(shí)機(jī)不同：

    1. 強(qiáng)引用： 我們經(jīng)常使用的一種引用?；旧侠厥掌鞑粫?huì)主動(dòng)的去回收
    2. 弱引用： 垃圾回收器會(huì)立刻回收弱引用。
    3. 軟引用： 在JVM沒有出現(xiàn)內(nèi)存不足的情況下，垃圾回收器不會(huì)去主動(dòng)回收軟引用
    4. 虛引用： 虛引用引用的字符串會(huì)被垃圾回收器回收， 自己本身會(huì)被添加到關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中去。

  4. 以上是我自己查找資料對(duì)這方面的全部理解。如果有錯(cuò)誤，還望各位指正。希望對(duì)不了解這塊的小伙伴們有所幫助。

轉(zhuǎn)自：https://blog.csdn.net/lqw_student/article/details/52947125

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