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資訊專欄INFORMATION COLUMN

Java引用類型分析

wyk1184 / 2190人閱讀

摘要：強(qiáng)引用是使用最普遍的引用，它是默認(rèn)的引用類型，不需要顯式聲明，在中沒有實(shí)際的類對應(yīng)，可以把它理解為的內(nèi)置省略默認(rèn)引用類型。相同點(diǎn)當(dāng)執(zhí)行時，兩者引用的對象都會被回收。這時已經(jīng)無法獲得引用的對象，并且對象被放入了。

概述 
java.lang.ref 類庫包含一組類，為垃圾回收提供了更大的靈活性。

java.lang.ref 有三個繼承自抽象類 Reference 的類:

這三個類為垃圾回收器(GC)提供了不同級別的提示，使得GC以不同的策略回收對象。

StrongReference

強(qiáng)引用是使用最普遍的引用，它是默認(rèn)的引用類型，不需要顯式聲明，在java.lang.ref中沒有實(shí)際的類對應(yīng)，可以把它理解為Java的內(nèi)置省略默認(rèn)引用類型。

具有強(qiáng)引用的對象, 只要對象是“可獲得的”(reachable)，GC就承諾不會回收對象，即使JVM內(nèi)存不足，拋出OutOfMemoryError異常。

對象是“可獲得的”(reachable)，是指此對象可在程序中的某處找到。這意味著你在內(nèi)存棧中有一個普通的引用，而它正指向此對象；也可能是你的引用指向某個對象，而那個對象含有另一個引用，指向正在討論的對象；也可能有更多的中間鏈接。
@Test
public void strongReferenceTest() {
    Object obj = new Object();
    System.gc();
    assertThat("obj沒被回收", obj, not(nullValue()));
}
SoftReference

只具有軟引用的對象，GC承諾在JVM內(nèi)存充足的時候不回收對象。

@Test
public void softReferenceTest() {
    SoftReference objSoftReference = new SoftReference(new Object());
    
    int index = 0;
    long[][] vars = new long[1024][];
    
    long maxMemory;
    long freeMemory;
    
    while(objSoftReference.get() != null) {
        maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory(); //最大可用內(nèi)存
        freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory(); //當(dāng)前JVM空閑內(nèi)存
        System.out.printf("maxMemory = %s, freeMemory = %s
", maxMemory, freeMemory);
    
        vars[index++] = new long[1024];
        System.gc();
    }
    assertThat("obj被回收了", objSoftReference.get(), nullValue());
}

執(zhí)行上面的用例，剛開始objSoftReference引用的對象不會被GC回收，隨著內(nèi)存逐漸被吃掉，JVM開始覺得內(nèi)存匱乏了才回收objSoftReference 引用的對象。


由此可見，SoftReference在內(nèi)存充足的時候保持對象，在內(nèi)存匱乏的時候釋放對象。這種回收策略適合應(yīng)用在內(nèi)存敏感的高速緩存的場景。


注意: 執(zhí)行用例前需要設(shè)置JVM參數(shù): -Xmx1m，限制jvm的Java Heap最大值。


設(shè)置其他的值該用例可能執(zhí)行失敗，原因是:




new long[1024]可能越過了JVM內(nèi)存不充足的判斷邊界。



System.gc()調(diào)用頻率的限制。


WeakReference

只具有弱引用的對象，GC執(zhí)行時會馬上回收對象。


@Test
public void WeakReferenceTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    WeakReference objWeakReference = new WeakReference(new Object(), referenceQueue);

    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, obj還沒被回收", objWeakReference.get(), not(nullValue()));
    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執(zhí)行完成

    assertThat("執(zhí)行GC后, obj馬上被回收了", objWeakReference.get(), nullValue());
    assertThat("執(zhí)行GC后, objWeakReference被放入referenceQueue", objWeakReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

由于GC線程的優(yōu)先級比較低，不一定會很快執(zhí)行GC，所以只具有弱引用的對象可能會繼續(xù)存活一段時間，這段時間內(nèi)可以通過get()方法繼續(xù)獲得引用的對象。當(dāng)GC回收對象后會把objWeakReference放入referenceQueue隊(duì)列中。

PhantomReference

只具有虛引用的對象，和 沒有任何引用一樣 ，無論它是否被回收，你永遠(yuǎn)也取不到引用的對象了，并且GC執(zhí)行時會馬上回收對象。


@Test
public void PhantomReferenceTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference objPhantomReference = new PhantomReference(new Object(), referenceQueue);

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執(zhí)行完成

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("執(zhí)行GC后, objPhantomReference被放入referenceQueue", objPhantomReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

換言之，當(dāng)一個只具有虛引用的對象，你已經(jīng)失去了對它的所有控制權(quán)。唯一你可知的是: 對象是否被GC回收了，當(dāng)GC回收對象后和WeakReference一樣，GC會把objPhantomReference放入referenceQueue隊(duì)列中。

WeakReference vs PhantomReference

目前為止，我們已經(jīng)可以總結(jié)出WeakReference和PhantomReference的一些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。


相同點(diǎn):



當(dāng)GC執(zhí)行時，兩者引用的對象都會被回收。


對象被回收后，引用對象本身都會被放入一個ReferenceQueue隊(duì)列中。



不同點(diǎn):



GC回收引用的對象前，WeakReference還有機(jī)會獲得引用的對象，而PhantomReference永遠(yuǎn)失去了和引用的對象之間的聯(lián)系。


使用SoftReference和WeakReference時,你可以選擇是否要將它們放入ReferenceQueue中。而PhantomReference只能依賴于ReferenceQueue，否則毫無用處。



除了以上的不同點(diǎn)外，WeakReference和PhantomReference之間還有一個最大的不同點(diǎn)，先看用例:


Object obj = null;

@Test
public void WeakReferenceWhenFinalizeTest() throws InterruptedException {

    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    WeakReference objWeakReference = new WeakReference(
        new Object() {
            public void finalize() {
                obj = this;
            }
        }, referenceQueue);

    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, obj還沒被回收", objWeakReference.get(), not(nullValue()));
    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執(zhí)行完成

    assertThat("執(zhí)行GC后, obj沒有被回收，但是無法獲取到對象", objWeakReference.get(), nullValue());
    assertThat("執(zhí)行GC后, obj沒有被回收，objWeakReference被放入referenceQueue", objWeakReference, equalTo((Reference)referenceQueue.poll()));
}

Object obj = null;

@Test
public void PhantomReferenceWhenFinalizeTest() throws InterruptedException {
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference objPhantomReference = new PhantomReference(
        new Object() {
            public void finalize() {
                obj = this;
            }
        }, referenceQueue);

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("還沒有執(zhí)行GC, referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());

    System.gc();
    Thread.sleep(500);  // 確保GC執(zhí)行完成

    assertThat("無法通過虛引用獲取到對象", objPhantomReference.get(), nullValue());
    assertThat("執(zhí)行GC后，obj沒有被回收，referenceQueue為空", referenceQueue.poll(), nullValue());
}

GC執(zhí)行時，引用的對象通過finalize()再次將自己激活，GC最終并沒有釋放引用的對象。


這時:




WeakReference已經(jīng)無法獲得引用的對象，并且WeakReference對象被放入了ReferenceQueue。



PhantomReference對象并沒有被放入ReferenceQueue。



所以，PhantomReference區(qū)別于WeakReference最大的不同是PhantomReference對象只有在對象真正被回收后才會被放入ReferenceQueue。

總結(jié)

如果你想繼續(xù)持有對某個對象的引用，希望以后還能夠訪問到該對象，同時也允許垃圾回收器釋放它，這時就應(yīng)該使用Reference對象。


StrongReference、SoftReference、WeakReference 和PhantomReference由強(qiáng)到弱排列，應(yīng)用的場景也各不相同。




Softreference: 只在內(nèi)存不足時才被回收，主要用以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存。



WeakReference: 主要用以實(shí)現(xiàn) 規(guī)范映射 ，具體的實(shí)踐可以查看WeakHashMap的實(shí)現(xiàn)。



Phantomreference: 可以追蹤對象的回收事件，主要用以執(zhí)行回收前的清理工作，它比finalize()更靈活。

           
               
                                           
                       
                 
            
                     
             
               

                   
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    摘要：前言本文內(nèi)容基本摘抄自深入理解虛擬機(jī)，以供復(fù)習(xí)之用，沒有多少參考價(jià)值。此區(qū)域是唯一一個在虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何情況的區(qū)域。堆是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建。虛擬機(jī)上把方法區(qū)稱為永久代。

前言
本文內(nèi)容基本摘抄自《深入理解Java虛擬機(jī)》，以供復(fù)習(xí)之用，沒有多少參考價(jià)值。想要更詳細(xì)了解請參考原書。
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Java知識點(diǎn)總結(jié)（內(nèi)存分析）
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用一張思維導(dǎo)圖盡可能囊括一下JVM的類加載過程的全流程。
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