java中的4種reference的差別和使用場景(含理論.代碼和執行結果)
我們知道Java語言提供了4種引用類型：強引用、軟引用(SoftReference)、弱引用（WeakReference）和幽靈引用（PhantomReference），與引用密切相關的，還有一個引用隊列ReferenceQueue。引用和引用隊列的關係，對於垃圾回收來說非常重要，學習垃圾回收機制，必須要先了解引用和引用隊列的使用方法。本文主要參考網上的一些理論，同時配合自己的一些測試代碼，更好的理解這些概念。這篇博客也解決了 System.gc()和-XX:+DisableExplicitGC啓動參數，以及DirectByteBuffer的內存釋放 中遺留的幽靈引用的問題。
1、強引用
強引用不會被GC回收，並且在java.lang.ref裏也沒有實際的對應類型，平時工作接觸的最多的就是強引用。
Object obj = new Object();這裏的obj引用便是一個強引用。如果一個對象具有強引用，那就類似於必不可少的生活用品，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問題。
2、軟引用
如果一個對象只具有軟引用，那就類似於可有可物的生活用品。如果內存空間足夠，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，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。
/** * 只有當內存不夠的時候，纔回收這類內存，因此在內存足夠的時候，它們通常不被回收 * *
* 無論是否發送GC,執行結果都是: * java.lang.Object@f9f9d8 * null * java.lang.Object@f9f9d8 * null *
* * 可以看到:只有發送了GC,將對於從內存中釋放的時候,JVM纔會將reference假如引用隊列 */ public static void soft() throws Exception { Object obj = new Object(); ReferenceQueue refQueue = new ReferenceQueue(); SoftReference softRef = new SoftReference(obj, refQueue); System.out.println(softRef.get()); // java.lang.Object@f9f9d8 System.out.println(refQueue.poll());// null // 清除強引用,觸發GC obj = null; System.gc(); System.out.println(softRef.get()); Thread.sleep(200); System.out.println(refQueue.poll()); }
這裏有幾點需要說明：
1、System.gc()告訴JVM這是一個執行GC的好時機，但具體執不執行由JVM決定（事實上這段代碼一般都會執行GC)
2、Thread.sleep(200); 這是因爲從對象被回收到JVM將引用加入refQueue隊列，需要一定的時間。而且poll並不是一個阻塞方法，如果沒有數據會返回null，所以我們選擇等待一段時間。
3、弱引用
如果一個對象只具有弱引用，那就類似於可有可物的生活用品。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週期。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。
/** * 弱引用: 當發生GC的時候,Weak引用對象總是會內回收回收。因此Weak引用對象會更容易、更快被GC回收。 * Weak引用對象常常用於Map數據結構中，引用佔用內存空間較大的對象 * *
* 如果不發生垃圾回收： * java.lang.Object@f9f9d8 * null * java.lang.Object@f9f9d8 * null * * 如果發生垃圾回收: * java.lang.Object@f9f9d8 * null * null * java.lang.ref.WeakReference@422ede * *
*/ public static void weak() throws Exception { Object obj = new Object(); ReferenceQueue refQueue = new ReferenceQueue(); WeakReference weakRef = new WeakReference(obj, refQueue); System.out.println(weakRef.get()); // java.lang.Object@f9f9d8 System.out.println(refQueue.poll());// null // 清除強引用,觸發GC obj = null; System.gc(); System.out.println(weakRef.get()); // 這裏特別注意:poll是非阻塞的,remove是阻塞的. // JVM將弱引用放入引用隊列需要一定的時間,所以這裏先睡眠一會兒 // System.out.println(refQueue.poll());// 這裏有可能是null Thread.sleep(200); System.out.println(refQueue.poll()); // System.out.println(refQueue.poll());//這裏一定是null,因爲已經從隊列中移除 // System.out.println(refQueue.remove()); }
這裏需要注意下：
1、remove這是一個阻塞方法，類似於J.U.C併發包下的阻塞隊列，如果沒有隊列沒有數據，那麼當前線程一直等待。
2、如果隊列有數據，那麼remove和pool都會將第一個元素出隊。
4、幽靈引用(虛引用)
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。當垃圾回收器準備回收一個對象時，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。程序可以通過判斷引用隊列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。如果程序發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，那麼就可以在所引用的對象的內存被回收之前採取必要的行動。由於Object.finalize()方法的不安全性、低效性，常常使用虛引用完成對象回收前的資源釋放工作。參考我的另一篇博客：解釋爲什麼finalize是不安全的，不建議使用
/** * 當GC一但發現了虛引用對象，將會將PhantomReference對象插入ReferenceQueue隊列. * 而此時PhantomReference所指向的對象並沒有被GC回收，而是要等到ReferenceQueue被你真正的處理後纔會被回收. * *
這裏特別需要注意：當JVM將虛引用插入到引用隊列的時候，虛引用執行的對象內存還是存在的。但是PhantomReference並沒有暴露API返回對象。所以如果我想做清理工作，需要繼承PhantomReference類，以便訪問它指向的對象。如NIO直接內存的自動回收，就使用到了sun.misc.Cleaner