Android效能優化篇：使用軟引用和弱引用

Java從JDK1.2版本開始，就把物件的引用分為四種級別，從而使程式能更加靈活的控制物件的生命週期。這四種級別由高到低依次為：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。

這裡重點介紹一下軟引用和弱引用。

如果一個物件只具有軟引用，那麼如果記憶體空間足夠，垃圾回收器就不會回收它；如果記憶體空間不足了，就會回收這些物件的記憶體。只要垃圾回收器沒有回收它，該物件就可以被程式使用。軟引用可用來實現記憶體敏感的快取記憶體。軟引用可以和一個引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的物件被垃圾回收，Java虛擬機器就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用佇列中。

如果一個物件只具有弱引用，那麼在垃圾回收器執行緒掃描的過程中，一旦發現了只具有弱引用的物件，不管當前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體。不過，由於垃圾回收器是一個優先順序很低的執行緒，因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的物件。弱引用也可以和一個引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的物件被垃圾回收，Java虛擬機器就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用佇列中。

弱引用與軟引用的根本區別在於：只具有弱引用的物件擁有更短暫的生命週期，可能隨時被回收。而只具有軟引用的物件只有當記憶體不夠的時候才被回收，在記憶體足夠的時候，通常不被回收。

在java.lang.ref包中提供了幾個類：SoftReference類、WeakReference類和PhantomReference類，它們分別代表軟引用、弱引用和虛引用。ReferenceQueue類表示引用佇列，它可以和這三種引用類聯合使用，以便跟蹤Java虛擬機器回收所引用的物件的活動。

在Android應用的開發中，為了防止記憶體溢位，在處理一些佔用記憶體大而且宣告週期較長的物件時候，可以儘量應用軟引用和弱引用技術。

下面以使用軟引用為例來詳細說明。弱引用的使用方式與軟引用是類似的。

假設我們的應用會用到大量的預設圖片，比如應用中有預設的頭像，預設遊戲圖示等等，這些圖片很多地方會用到。如果每次都去讀取圖片，由於讀取檔案需要硬體操作，速度較慢，會導致效能較低。所以我們考慮將圖片快取起來，需要的時候直接從記憶體中讀取。但是，由於圖片佔用記憶體空間比較大，快取很多圖片需要很多的記憶體，就可能比較容易發生OutOfMemory異常。這時，我們可以考慮使用軟引用技術來避免這個問題發生。

首先定義一個HashMap，儲存軟引用物件。

private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();

再來定義一個方法，儲存Bitmap的軟引用到HashMap。

public void addBitmapToCache(String path) { 

        // 強引用的Bitmap物件 

        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path); 

        // 軟引用的Bitmap物件 

        SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap); 

        // 新增該物件到Map中使其快取 

        imageCache.put(path, softBitmap); 

    }

獲取的時候，可以通過SoftReference的get()方法得到Bitmap物件。

public Bitmap getBitmapByPath(String path) { 

        // 從快取中取軟引用的Bitmap物件 

        SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path); 

        // 判斷是否存在軟引用 

        if (softBitmap == null) { 

            return null; 

        } 

        // 取出Bitmap物件，如果由於記憶體不足Bitmap被回收，將取得空 

        Bitmap bitmap = softBitmap.get(); 

        return bitmap; 

    }

使用軟引用以後，在OutOfMemory異常發生之前，這些快取的圖片資源的記憶體空間可以被釋放掉的，從而避免記憶體達到上限，避免Crash發生。

需要注意的是，在垃圾回收器對這個Java物件回收前，SoftReference類所提供的get方法會返回Java物件的強引用，一旦垃圾執行緒回收該Java物件之後，get方法將返回null。所以在獲取軟引用物件的程式碼中，一定要判斷是否為null，以免出現NullPointerException異常導致應用崩潰。

經驗分享：

到底什麼時候使用軟引用，什麼時候使用弱引用呢？

個人認為，如果只是想避免OutOfMemory異常的發生，則可以使用軟引用。如果對於應用的效能更在意，想盡快回收一些佔用記憶體比較大的物件，則可以使用弱引用。

還有就是可以根據物件是否經常使用來判斷。如果該物件可能會經常使用的，就儘量用軟引用。如果該物件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對於一個給定的鍵，其對映的存在並不阻止垃圾回收器對該鍵的回收，回收以後，其條目從對映中有效地移除。WeakHashMap使用ReferenceQueue實現的這種機制。