Java 引用类型简述

时间 2019-11-11

标签 java 引用类型简述栏目 Java 繁體版

原文原文链接

强引用 ( Strong Reference )

强引用是使用最广泛的引用。若是一个对象具备强引用，那垃圾回收器毫不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具备强引用的对象来解决内存不足的问题。 ps：强引用其实也就是咱们平时A a = new A()这个意思。java

强引用特性
- 强引用能够直接访问目标对象。
- 强引用所指向的对象在任什么时候候都不会被系统回收。
- 强引用可能致使内存泄漏。

<br/> ## Final Reference * 当前类是不是finalizer类，注意这里finalizer是由JVM来标志的( 后面简称f类 )，并非指java.lang.ref.Fianlizer类。可是f类是会被JVM注册到java.lang.ref.Fianlizer类中的。缓存

① 当前类或父类中含有一个参数为空，返回值为void的名为finalize的方法。
② 而且该finalize方法必须非空ide

GC 回收问题
- 对象由于Finalizer的引用而变成了一个临时的强引用，即便没有其余的强引用，仍是没法当即被回收；
- 对象至少经历两次GC才能被回收，由于只有在FinalizerThread执行完了f对象的finalize方法的状况下才有可能被下次GC回收，而有可能期间已经经历过屡次GC了，可是一直还没执行对象的finalize方法；
- CPU资源比较稀缺的状况下FinalizerThread线程有可能由于优先级比较低而延迟执行对象的finalize方法；
- 由于对象的finalize方法迟迟没有执行，有可能会致使大部分f对象进入到old分代，此时容易引起old分代的GC，甚至Full GC，GC暂停时间明显变长，甚至致使OOM；
- 对象的finalize方法被调用后，这个对象其实还并无被回收，虽然可能在不久的未来会被回收。

详见：JVM源码分析之FinalReference彻底解读 - 你假笨源码分析

软引用 ( Soft Reference )

是用来描述一些还有用但并不是必须的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常以前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。若是此次回收尚未足够的内存，才会抛出内存溢出异常。对于软引用关联着的对象，若是内存充足，则垃圾回收器不会回收该对象，若是内存不够了，就会回收这些对象的内存。在 JDK 1.2 以后，提供了 SoftReference 类来实现软引用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。软引用能够和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，若是软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
注意：Java 垃圾回收器准备对SoftReference所指向的对象进行回收时，调用对象的 finalize() 方法以前，SoftReference对象自身会被加入到这个 ReferenceQueue 对象中，此时能够经过 ReferenceQueue 的 poll() 方法取到它们。性能

/**
 * 软引用：对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常以前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收( 由于是在第一次回收后才会发现内存依旧不充足，才有了这第二次回收 )。若是此次回收尚未足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
 * 对于软引用关联着的对象，若是内存充足，则垃圾回收器不会回收该对象，若是内存不够了，就会回收这些对象的内存。
 * 经过debug发现，软引用在pending状态时，referent就已是null了。
 *
 * 启动参数：-Xmx5m
 *
 */
public class SoftReferenceDemo {

    private static ReferenceQueue<MyObject> queue = new ReferenceQueue<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(3000);
        MyObject object = new MyObject();
        SoftReference<MyObject> softRef = new SoftReference(object, queue);
        new Thread(new CheckRefQueue()).start();

        object = null;
        System.gc();
        System.out.println("After GC : Soft Get = " + softRef.get());
        System.out.println("分配大块内存");

        /**
         * ====================== 控制台打印 ======================
         * After GC : Soft Get = I am MyObject.
         * 分配大块内存
         * MyObject's finalize called
         * Object for softReference is null
         * After new byte[] : Soft Get = null
         * ====================== 控制台打印 ======================
         *
         * 总共触发了 3 次 full gc。第一次有System.gc();触发；第二次在在分配new byte[5*1024*740]时触发，而后发现内存不够，因而将softRef列入回收返回，接着进行了第三次full gc。
         */
//        byte[] b = new byte[5*1024*740];

        /**
         * ====================== 控制台打印 ======================
         * After GC : Soft Get = I am MyObject.
         * 分配大块内存
         * Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
         *      at com.bayern.multi_thread.part5.SoftReferenceDemo.main(SoftReferenceDemo.java:21)
         * MyObject's finalize called
         * Object for softReference is null
         * ====================== 控制台打印 ======================
         *
         * 也是触发了 3 次 full gc。第一次有System.gc();触发；第二次在在分配new byte[5*1024*740]时触发，而后发现内存不够，因而将softRef列入回收返回，接着进行了第三次full gc。当第三次 full gc 后发现内存依旧不够用于分配new byte[5*1024*740]，则就抛出了OutOfMemoryError异常。
         */
        byte[] b = new byte[5*1024*790];

        System.out.println("After new byte[] : Soft Get = " + softRef.get());
    }

    public static class CheckRefQueue implements Runnable {

        Reference<MyObject> obj = null;

        [@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
        public void run() {
            try {
                obj = (Reference<MyObject>) queue.remove();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            if (obj != null) {
                System.out.println("Object for softReference is " + obj.get());
            }

        }
    }

    public static class MyObject {

        [@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
        protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("MyObject's finalize called");
            super.finalize();
        }

        [@Override](https://my.oschina.net/u/1162528)
        public String toString() {
            return "I am MyObject.";
        }
    }
}

弱引用 ( Weak Reference )

用来描述非必须的对象，可是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生以前。当垃圾收集器工做时，不管当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。一旦一个弱引用对象被垃圾回收器回收，便会加入到一个注册引用队列中。
注意：Java 垃圾回收器准备对WeakReference所指向的对象进行回收时，调用对象的 finalize() 方法以前，WeakReference对象自身会被加入到这个 ReferenceQueue 对象中，此时能够经过 ReferenceQueue 的 poll() 方法取到它们。ui

/**
 * 用来描述非必须的对象，可是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发送以前。当垃圾收集器工做时，不管当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。一旦一个弱引用对象被垃圾回收器回收，便会加入到一个注册引用队列中。
 */
public class WeakReferenceDemo {

    private static ReferenceQueue<MyObject> queue = new ReferenceQueue<>();

    public static void main(String[] args) {

        MyObject object = new MyObject();
        Reference<MyObject> weakRef = new WeakReference<>(object, queue);
        System.out.println("建立的弱引用为 : " + weakRef);
        new Thread(new CheckRefQueue()).start();

        object = null;
        System.out.println("Before GC: Weak Get = " + weakRef.get());
        System.gc();
        System.out.println("After GC: Weak Get = " + weakRef.get());

        /**
         * ====================== 控制台打印 ======================
         * 建立的弱引用为 : java.lang.ref.WeakReference@1d44bcfa
         * Before GC: Weak Get = I am MyObject
         * After GC: Weak Get = null
         * MyObject's finalize called
         * 删除的弱引用为 : java.lang.ref.WeakReference@1d44bcfa , 获取到的弱引用的对象为 : null
         * ====================== 控制台打印 ======================
         */
    }

    public static class CheckRefQueue implements Runnable {

        Reference<MyObject> obj = null;

        @Override
        public void run() {
            try {
                obj = (Reference<MyObject>)queue.remove();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(obj != null) {
                System.out.println("删除的弱引用为 : " + obj + " , 获取到的弱引用的对象为 : " + obj.get());

            }

        }
    }

    public static class MyObject {

        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("MyObject's finalize called");
            super.finalize();
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "I am MyObject";
        }
    }
}

虚引用 ( Phantom Reference )

PhantomReference 是全部“弱引用”中最弱的引用类型。不一样于软引用和弱引用，虚引用没法经过 get() 方法来取得目标对象的强引用从而使用目标对象，观察源码能够发现 get() 被重写为永远返回 null。
那虚引用到底有什么做用？其实虚引用主要被用来跟踪对象被垃圾回收的状态，经过查看引用队列中是否包含对象所对应的虚引用来判断它是否即将被垃圾回收，从而采起行动。它并不被期待用来取得目标对象的引用，而目标对象被回收前，它的引用会被放入一个 ReferenceQueue 对象中，从而达到跟踪对象垃圾回收的做用。
当phantomReference被放入队列时，说明referent的finalize()方法已经调用，而且垃圾收集器准备回收它的内存了。
注意：PhantomReference 只有当 Java 垃圾回收器对其所指向的对象真正进行回收时，会将其加入到这个 ReferenceQueue 对象中，这样就能够追综对象的销毁状况。这里referent对象的finalize()方法已经调用过了。因此具体用法和以前两个有所不一样，它必须传入一个 ReferenceQueue 对象。当虚引用所引用对象准备被垃圾回收时，虚引用会被添加到这个队列中。
Demo1：spa

/**
 * 虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎是同样的，随时都有可能被垃圾回收器回收。
 * 虚引用必须和引用队列一块儿使用，它的做用在于跟踪垃圾回收过程。
 * 当phantomReference被放入队列时，说明referent的finalize()方法已经调用，而且垃圾收集器准备回收它的内存了。
 */
public class PhantomReferenceDemo {

    private static ReferenceQueue<MyObject> queue = new ReferenceQueue<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyObject object = new MyObject();
        Reference<MyObject> phanRef = new PhantomReference<>(object, queue);
        System.out.println("建立的虚拟引用为 : " + phanRef);
        new Thread(new CheckRefQueue()).start();

        object = null;

        int i = 1;
        while (true) {
            System.out.println("第" + i++ + "次GC");
            System.gc();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }

        /**
         * ====================== 控制台打印 ======================
         * 建立的虚拟引用为 : java.lang.ref.PhantomReference@1d44bcfa
         * 第1次GC
         * MyObject's finalize called
         * 第2次GC
         * 删除的虚引用为: java.lang.ref.PhantomReference@1d44bcfa , 获取虚引用的对象 : null
         * ====================== 控制台打印 ======================
         *
         * 再通过一次GC以后，系统找到了垃圾对象，并调用finalize()方法回收内存，但没有当即加入PhantomReference Queue中。由于MyObject对象重写了finalize()方法，而且该方法是一个非空实现，因此这里MyObject也是一个Final Reference。因此地刺GC完成的是Final Reference的事情。
         * 第二次GC时，该对象真处理PhantomReference，此时，将PhantomReference加入虚引用队列( PhantomReference Queue )。
         * 并且每次gc之间须要停顿一些时间，已给JVM足够的处理时间；若是这里没有TimeUnit.SECONDS.sleep(1); 可能须要gc到第五、6次才会成功。
         */

    }

    public static class MyObject {

        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {
            System.out.println("MyObject's finalize called");
            super.finalize();
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "I am MyObject";
        }
    }

    public static  class CheckRefQueue implements Runnable {

        Reference<MyObject> obj = null;

        @Override
        public void run() {
            try {
                obj = (Reference<MyObject>)queue.remove();
                System.out.println("删除的虚引用为: " + obj + " , 获取虚引用的对象 : " + obj.get());
                System.exit(0);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Q：👆了解下System.gc()操做，若是连续调用，若前一次没完成，后一次可能会失效，因此链接调用System.gc()其实做用不大？
A：关于上面例子的问题咱们要补充两点
① 首先咱们先来看下System.gc()的doc文档：.net

/**
     * Runs the garbage collector.
     * <p>
     * Calling the <code>gc</code> method suggests that the Java Virtual
     * Machine expend effort toward recycling unused objects in order to
     * make the memory they currently occupy available for quick reuse.
     * When control returns from the method call, the Java Virtual
     * Machine has made a best effort to reclaim space from all discarded
     * objects.
     * <p>
     * The call <code>System.gc()</code> is effectively equivalent to the
     * call:
     * <blockquote><pre>
     * Runtime.getRuntime().gc()
     * </pre></blockquote>
     *
     * @see     java.lang.Runtime#gc()
     */
    public static void gc() {
        Runtime.getRuntime().gc();
    }

当这个方法返回的时候，Java虚拟机已经尽最大努力去回收全部丢弃对象的空间了。
所以不存在这System.gc()操做连续调用时，若前一次没完成，后一次可能会失效的状况。以及“因此链接调用System.gc()其实做用不大”这个说法不对，应该说连续调用System.gc()对性能可定是有影响的，但做用之一就是能够清除“漂浮垃圾”。
② 同时须要特别注意的是对于已经没有地方引用的这些f对象，并不会在最近的那一次gc里立刻回收掉，而是会延迟到下一个或者下几个gc时才被回收，由于执行finalize方法的动做没法在gc过程当中执行，万一finalize方法执行很长呢，因此只能在这个gc周期里将这个垃圾对象从新标活，直到执行完finalize方法将Final Reference从queue里删除，这样下次gc的时候就真的是漂浮垃圾了会被回收。线程

Demo2:debug

public class PhantomReferenceDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue<MyObject> queue = new ReferenceQueue<>();
        MyObject object = new MyObject();
        Reference<MyObject> phanRef = new PhantomReference<>(object, queue);
        System.out.println("建立的虚拟引用为 : " + phanRef);
        object = null;
        System.out.println(phanRef.get());

        System.gc();

        System.out.println("referent : " + phanRef);
        System.out.println(queue.poll() == phanRef); //true

        /**
         * ====================== 控制台打印 ======================
         * 建立的虚拟引用为 : java.lang.ref.PhantomReference@1d44bcfa
         * null
         * referent : java.lang.ref.PhantomReference@1d44bcfa
         * true
         * ====================== 控制台打印 ======================
         *
         * 这里由于MyObject没有重写finalize()方法，因此这里的在System.gc()后就会处理PhantomReference加入到PhantomReference Queue中。
         */
    }

    public static class MyObject {

        @Override
        public String toString() {
            return "I am MyObject";
        }
    }
}