Android性能提升之強引用、軟引用、弱引用、虛引用使用

背景:收到公衆投稿,《從面試題中看Java的Reference(引用)》,分析的很不錯,總感覺少了實際的例子和應用場景。於是結合自己工作中場景,小總結一下。看下Agenda如下:

強引用 軟引用 弱引用 什麼時候使用軟引用,什麼時候使用弱引用? 虛引用


一、強引用

Java中的引用,類似於C++的指針。通過引用,可以對堆中的對象進行操作。在某個函數中,當創建了一個對象,該對象被分配在堆中,通過這個對象的引用才能對這個對象進行操作。

這裏寫圖片描述

假設以上代碼是在方法內運行的,那麼局部變量str將被分配在棧空間上,而對象StringBuffer實例,被分配在堆空間中。局部變量str指向StringBuffer實例所在的堆空間,通過str可以操作該實例,那麼str就是StringBuffer的引用。

這裏寫圖片描述

此時,運行一個賦值語句:

這裏寫圖片描述

那麼,str所指向的對象也將被str1所指向,同時在局部棧空間上會分配空間存放str1變量。此時,該StringBuffer實例就有兩個引用。對引用的”==”操作用於表示兩個操作數所指向的堆空間地址是否相同,不表示兩個操作數所指向的對象是否相等。

這裏寫圖片描述

強引用特點:

強引用可以直接訪問目標對象。 強引用所指向的對象在任何時候都不會被系統回收。JVM寧願拋出OOM異常,也不會回收強引用所指向的對象。 強引用可能導致內存泄露。


二、軟引用

軟引用是除了強引用外,最強的引用類型。可以通過java.lang.ref.SoftReference使用軟引用。一個持有軟引用的對象,不會被JVM很快回收,JVM會根據當前堆的使用情況來判斷何時回收。當堆的使用率臨近閾值時,纔會回收軟引用的對象。

看下我工作中使用到軟引用的場景,加載一個1080x1920分辨率的圖,約900多K, 對於我們來說,這個圖已是非常大了。

這裏寫圖片描述

首先通過BitmapFactory.decodeStream構造一個大圖bitmap 然後把這個bitmap轉成Drawble類型,構成強引用。 接着使用SoftReference構造這個drawable對象的軟引用drawables.

最後通過軟引用的get()方法,取得drawable對象實例的強引用,發現對象被未回收。在GC在內存充足的情況下,不會回收軟引用對象。

在實際中,一起請求很多相關圖片,從網絡,這時就會請求非常多的內存空間,導致內存吃緊,系統開始會GC。這次GC後,drawables.get()不再返回Drawable對象,而是返回null,這時屏幕上背景圖不顯示,說明在系統內存緊張的情況下,軟引用被回收。

使用軟引用以後,在OutOfMemory異常發生之前,這些緩存的圖片資源的內存空間可以被釋放掉的,從而避免內存達到上限,避免Crash發生。

需要注意的是,在垃圾回收器對這個Java對象回收前,SoftReference類所提供的get方法會返回Java對象的強引用,一旦垃圾線程回收該Java對象之後,get方法將返回null。所以在獲取軟引用對象的代碼中,一定要判斷是否爲null,以免出現NullPointerException異常導致應用崩潰。

到底什麼時候使用軟引用,什麼時候使用弱引用呢?

個人認爲,如果只是想避免OutOfMemory異常的發生,則可以使用軟引用。如果對於應用的性能更在意,想盡快回收一些佔用內存比較大的對象,則可以使用弱引用。

還有就是可以根據對象是否經常使用來判斷。如果該對象可能會經常使用的,就儘量用軟引用。如果該對象不被使用的可能性更大些,就可以用弱引用。

另外,和弱引用功能類似的是WeakHashMap。WeakHashMap對於一個給定的key,其映射的存在並不阻止垃圾回收器對該鍵的回收,回收以後,其條目從映射中有效地移除。WeakHashMap使用ReferenceQueue實現的這種機制。


三、 弱引用

弱引用是一種比軟引用較弱的引用類型。在系統GC時,只要發現弱引用,不管系統堆空間是否足夠,都會將對象進行回收。但是,由於垃圾回收器的線程通常優先級很低,因此,並一不定能很快的發現持有弱引用的對象。這種情況下,弱引用對象可以存在較長的一段時間。一旦一個弱引用對象被垃圾回收器回收,便會加入到一個註冊引用隊列中。

看一個工作中實例:播放器的播放Panel,是一個View,就是在視頻播放時,可以show、hide, 也可以拖拽進度條之類,還有上面的音量,亮度調節等。這樣一個view,我們用弱引用,因爲在視頻播放過程中,不論硬解還是軟解,都將佔用大量內存。保證視頻的渲染效果。

在VideoControllerView.java 有如下一段代碼:

這裏寫圖片描述

在GC之前,弱引用對象並未被垃圾回收器發現,因此通過mView.get()方法可以取得對應的強引用。但是隻要進行垃圾回收,弱引用對象一旦被發現,便會立即被回收,並加入註冊引用隊列中。此時,再次通過mView.get()方法取得強引用就會失敗。

注意:軟引用,弱引用都非常適合來保存那些可有可無的緩存數據。如果這樣做,當系統內存不足時,這些緩存數據會被回收,不會導致內存溢出。而當內存資源充足時,這些緩存數據又可以存在相當長的時間。


四、 虛引用

虛引用是所有引用類型中最弱的一個。一個持有虛引用的對象,和沒有引用幾乎是一樣的,隨時都可能被垃圾回收器回收。當試圖通過虛引用的get()方法取得強引用時,總是會失敗。並且,虛引用必須和引用隊列一起使用,它的作用在於跟蹤垃圾回收過程。 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,就會在垃圾回收後,銷燬這個對象,獎這個虛引用加入引用隊列。 實際中幾乎沒用,暫不介紹。

最後一張圖總結下:

這裏寫圖片描述

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