Java的4种引用类型

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Java的4中引用类型

01 概述

 在Java中提供了四个级别的引用：

  1. 强引用
  2. 软引用
  3. 弱引用
  4. 虚引用

 在这四个引用类型中，只有强引用FinalReference类是包内可见，其他三种引用类型均为public，可以在应用程序中直接使用。引用类型的结构如图所示：

四种引用

02 强引用

 Java中的引用，类似C语言中最难的指针。通过引用，可以对堆中的对象进行操作。如：

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StringBuffer str = new StringBuffer("Helloword");

 变量str指向StringBuffer实例所在的堆空间，通过str可以操作该对象。
字符串引用在内存中的表现

 强引用的特点：

  1. 强引用可以直接访问目标对象。

  2. 强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收。JVM宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指向的对象。

  3. 强引用可能导致内存泄漏。

03 软引用

 软引用是除了强引用外，最强的引用类型。可以通过java.lang.ref.SoftReference使用软引用。一个持有软引用的对象，不会被JVM很快回收，JVM会根据当前堆的使用情况来判断何时回收。当堆使用率近阈值时，才回去回收软引用的对象。
因此，软引用可以用于实现对内存敏感的高速缓存。

 SoftReference的特点是它的一个实例保存一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，
SoftReference类所提供的 get() 方法返回Java对象的强引用。一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get()方法将返回null。

下面举一个例子说明软引用的使用方法：

 在你的IDE设置参数 -Xmx2m -Xms2m 规定内存大小为2m。

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@Test
public void test3(){
  MyObject obj = new MyObject();
  SoftReference sf = new SoftReference<>(obj);
  obj = null;
  //byte[] bytes = new byte[1024*100];
  //System.gc();
  System.out.println("是否被回收" + sf.get());
}

 运行结果：

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是否被回收 cn.zyzpp.MyObject@42110406

 打开被注释掉的new byte[1024*100]语句，这条语句请求一块大的堆空间，使堆内存使用紧张。并显示的再调用一次GC，结果如下：

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是否被回收 null

说明在系统内存紧张的情况下，软引用被回收。

04 弱引用

 弱引用是一种比软引用较弱的引用类型。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间是否足够，都会将对象进行回收。
在java中，可以用 java.lang.ref.WeakReference 实例来保存对一个Java对象的弱引用。

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public void test3(){
  MyObject obj = new MyObject();
  WeakReference wf = new WeakReference(obj);
  obj = null;
  System.out.println("是否被回收" + wk.get());
  System.gc();
  System.out.println("是否被回收" + wk.get());
}

运行结果：

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是否被回收 cn.zyzzpp.MyObject@42110406
是否被回收 null

软引用、弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据，如果这么做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存溢出。
而当内存资源充足时，这些缓存数据又可以存在相当长的时间，从而起到加速系统的作用。

05 虚引用

 虚引用是所有类型中最弱的一个。一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎是一样的，随时可能被垃圾回收器回收。
当试图通过虚拟引用的 get() 方法取得强引用时，总是会失败。并且，虚引用必须和引用队列一起使用，它的作用在于跟踪垃圾回收过程。

 当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在垃圾回收后，销毁这个对象，将这个虚引用加入引用队列。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用对象是否将要被垃圾回收。
如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

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public void test3(){
  MyObject obj = new MyObject();
  ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
  PhantomReference pf = new PhantomReference<>(obj, referenceQueue);
  obj = null;
  System.out.println("是否被回收" + pf.get());
  System.gc();
  System.out.println("是否被回收" + pf.get());
}

运行结果：

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是否被回收 null
是否被回收 null

对虚引用的get()操作，总是返回null，因为 pf.get() 方法的实现如下：

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public T get() {
  return null;
}

06 弱引用典例

 WeakHashMap类在 java.util 包内，它实现了Map接口，是HashMap的一种实现，它使用弱引用作为内部数据的存储方案。WeakHashMap是弱引用的一种典型应用，它可以作为简单的缓存表解决方案。

 以下两段代码分别使用 WeakHashMap 和 HashMap 保存大量的数据：

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@Test
public void test4() {
  Map map;
  map = new WeakHashMap<String, Object>();
  for (int i = 0; i < 10000; i++){
    map.put("key" + i, new byte[i]);
  }
  // map = new HashMap<String, Object>();
  // for (int i = 0; i < 10000; i++){
  //    map.put("key" + i, new byte[i]);
  //}
}

 使用 -Xmx2M 限定堆内存，使用 WeakHashMap 的代码正常运行结束，而使用 HashMap 的代码段抛出异常

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java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

 由此可见，WeakHashMap 会在系统内存紧张时使用弱引用，自动释放掉持有弱引用的内存数据。

 但如果 WeakHashMap 的key都在系统内持有强引用，那么 WeakHashMap 就退化为普通的 HashMap，因为所有的表项都无法被自动清理。

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