手把手教你通过Java代码体验强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别

JAVA herman 878浏览
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强引用、软引用、弱引用、虚引用这些东西,如果你们平时只写 CRUD 的话,就可能遇不到。今天抽个时间,我给大家讲一讲它们之间的区别与联系。

先说一下它们的概念吧。

  • 强引用(StrongReference):强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那垃圾回收器绝不会回收它。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有强引用的对象来解决内存不足的问题。
  • 软引用(SoftReference):如果一个对象只具有软引用,则内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它;如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它,该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果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。
  • 弱引用(WeakReference):弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。不过,由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程,因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
  • 虚引用(PhantomReference):“虚引用”顾名思义,就是形同虚设,与其他几种引用都不同,虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于:虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue)联合使用。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,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。

4 种引用的级别由高到低依次为:强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用。

接着我们先来看 demo,然后再来总结吧。

准备公司先做好,先创建一个 XttblogReference 类。并重写 finalize 方法。

public class XttblogReference{
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("now time : " + System.currentTimeMillis() + " is gc");
    }
}

然后再创建一个大量消耗内存的类 ReferenceTest。

public class ReferenceTest {
    // 消耗大量内存
    public static void drainMemory() {
        String[] array = new String[1024 * 10];
        for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
            for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
                array[i] += (char)j;
            }
        }
    }
}

然后,我们先什么也不做。运行下面的代码。

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null,清除对象
        xttblogReference = null;
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行完成后,控制台直接打印“我运行完了。。。”。XttblogReference 中重写的 finalize 方法并没有执行。这说明没有进行回收。结果结果如下:

手动设置为null,清除对象

然后,我们在看第二种情况,显式调用垃圾回收 gc。

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null,清除对象
        xttblogReference = null;
        System.gc();
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行结果截图如下:

显式调用垃圾回收 gc

这说明,当我们调用了 System.gc() 后,JVM 进行了垃圾回收,XttblogReference 的 finalize() 方法被执行了。

再来看第三种情况,我们不直接调用 System.gc() 了,我们多次调用 ReferenceTest.drainMemory()。代码如下:

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null,清除对象
        xttblogReference = null;
        //System.gc();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行结果截图如下:

触发 JVM 进行垃圾回收

这说明,我们虽然没有显式调用垃圾回收方法 System.gc(),但是由于运行了耗费大量内存的方法,触发 JVM 进行垃圾回收。

以上 3 种情况说明:JVM 的垃圾回收机制,在内存充足的情况下,除非你显式调用 System.gc(),否则它不会进行垃圾回收;在内存不足的情况下,垃圾回收将自动运行。

接着我们来看一种强引用现象。代码如下:

public static void main(String[] args) {
    XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

直接运行后,效果截图如下:

强引用现象

这说明,即使显式调用了垃圾回收 System.gc(),但是用于 XttblogReference 是强引用,XttblogReference 没有被回收。

接下来,我们再来看看软引用的情况。代码如下:

public static void main(String[] args) {
    SoftReference ref = new SoftReference(new XttblogReference());
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果显示,没有执行 XttblogReference 中的 finalize 方法。

这说明,在内存不足时,软引用被终止。当软引用被禁止时,上面的代码等价于下面的代码:

XttblogReference xref = new XttblogReference();
// 由JVM决定运行
if(JVM.内存不足()) {
    xref = null;
    System.gc();
}

我们在来看看弱引用的情况。代码如下:

public static void main(String[] args) {
    WeakReference ref = new WeakReference(new XttblogReference());
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果截图如下:

弱引用

这说明,在 JVM 垃圾回收运行时,弱引用被终止。上面的代码等价于下面的代码:

XttblogReference xref = new XttblogReference();
// 由JVM决定运行
if(JVM.内存不足()) {
    xref = null;
    System.gc();
}

最后,我们在来看假象引用,也就是虚引用。代码如下:

public static void main(String[] args) {
    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference ref = new PhantomReference(new XttblogReference(), queue);
    System.out.println(ref.get());
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果如下所示:

虚引用

这说明,假象引用,虚引用,在实例化后,就被终止了。上面的代码等价于下面的代码:

XttblogReference xttblog = new XttblogReference();
xttblog = null;

最后用一张表格总结一下它们之间的区别。

引用级别 垃圾回收时间 用途 生存时间
强引用 不会被回收 对象的一般状态 JVM停止运行时终止
软引用 在内存不足时 缓存 内存不足时终止
弱引用 在垃圾回收时 对象缓存 gc运行后终止
虚引用 Unknown Unknown Unknown

现在,如果我问你 Java 中如何有效地避免 OOM,你知道怎么做了吗?注意这很可能就是一道面试题哦!

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