Java中的四種引用型別

suting發表於2018-01-08
Java型別

一、背景

  Java的記憶體回收不需要程式設計師負責，JVM會在必要時啟動Java GC完成垃圾回收。Java以便我們控制物件的生存週期，提供給了我們四種引用方式，引用強度從強到弱分別為：強引用、軟引用、弱引用、虛引用。

二、簡介

1.強引用 StrongReference

  StrongReference是Java的預設引用形式，使用時不需要顯示定義。任何通過強引用所使用的物件不管系統資源有多緊張，Java GC都不會主動回收具有強引用的物件。

public class StrongReferenceTest {

	public static int M = 1024*1024;

	public static void printlnMemory(String tag){
		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
		int M = StrongReferenceTest.M;
		System.out.println("\n"+tag+":");
		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
	}
	
	public static void main(String[] args){
		StrongReferenceTest.printlnMemory("1.原可用記憶體和總記憶體");
		
		//例項化10M的陣列並與strongReference建立強引用
		byte[] strongReference = new byte[10*StrongReferenceTest.M];
		StrongReferenceTest.printlnMemory("2.例項化10M的陣列,並建立強引用");
		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
		
		System.gc();
		StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC後");
		System.out.println("strongReference : "+strongReference);

		//strongReference = null;後,強引用斷開了
		strongReference = null;
		StrongReferenceTest.printlnMemory("4.強引用斷開後");
		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
		
		System.gc();
		StrongReferenceTest.printlnMemory("5.GC後");
		System.out.println("strongReference : "+strongReference);
		}
}
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執行結果：

Java中的四種引用型別

2.弱引用 WeakReference

  如果一個物件只具有弱引用，無論記憶體充足與否，Java GC後物件如果只有弱引用將會被自動回收。

public class WeakReferenceTest {
	
	public static int M = 1024*1024;
	
	public static void printlnMemory(String tag){
		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
		int M = WeakReferenceTest.M;
		System.out.println("\n"+tag+":");
		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
	}
	
	public static void main(String[] args){  
		WeakReferenceTest.printlnMemory("1.原可用記憶體和總記憶體");

		//建立弱引用
		WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(new byte[10*WeakReferenceTest.M]);   
		WeakReferenceTest.printlnMemory("2.例項化10M的陣列,並建立弱引用");
		System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());
		
		System.gc();
		StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC後");
		System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());
	}   
}
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3.軟引用 SoftReference

  軟引用和弱引用的特性基本一致， 主要的區別在於軟引用在記憶體不足時才會被回收。如果一個物件只具有軟引用，Java GC在記憶體充足的時候不會回收它，記憶體不足時才會被回收。

public class SoftReferenceTest {
	
	public static int M = 1024*1024;
	
	public static void printlnMemory(String tag){
		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
		int M = StrongReferenceTest.M;
		System.out.println("\n"+tag+":");
		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
	}
	
	public static void main(String[] args){
		SoftReferenceTest.printlnMemory("1.原可用記憶體和總記憶體");
		
		//建立軟引用
		SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(new byte[10*SoftReferenceTest.M]);
		SoftReferenceTest.printlnMemory("2.例項化10M的陣列,並建立軟引用");
		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());
	  
		System.gc();  
		SoftReferenceTest.printlnMemory("3.記憶體可用容量充足，GC後");
		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());  

		//例項化一個4M的陣列,使記憶體不夠用,並建立軟引用
		//free=10M=4M+10M-4M,證明記憶體可用量不足時，GC後byte[10*m]被回收
		SoftReference<Object> softRerference2 = new SoftReference<Object>(new byte[4*SoftReferenceTest.M]);
		SoftReferenceTest.printlnMemory("4.例項化一個4M的陣列後");
		System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());
		System.out.println("softRerference2.get() : "+softRerference2.get());  
	 } 
}
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4.虛引用 PhantomReference

  從PhantomReference類的原始碼可以知道，它的get()方法無論何時返回的都只會是null。所以單獨使用虛引用時，沒有什麼意義，需要和引用佇列ReferenceQueue類聯合使用。當執行Java GC時如果一個物件只有虛引用，就會把這個物件加入到與之關聯的ReferenceQueue中。

public class PhantomReferenceTest {

	public static int M = 1024*1024;

	public static void printlnMemory(String tag){
		Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
		int M = PhantomReferenceTest.M;
		System.out.println("\n"+tag+":");
		System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		
		PhantomReferenceTest.printlnMemory("1.原可用記憶體和總記憶體");
		byte[] object = new byte[10*PhantomReferenceTest.M];		
		PhantomReferenceTest.printlnMemory("2.例項化10M的陣列後");
		
	    //建立虛引用
	    ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();
	    PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(object,referenceQueue);  
	    
	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("3.建立虛引用後");
	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference); 
	    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());
	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());
	    
	    //斷開byte[10*PhantomReferenceTest.M]的強引用
	    object = null;  
	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("4.執行object = null;強引用斷開後");
	    
	    System.gc();
	    PhantomReferenceTest.printlnMemory("5.GC後");
	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference); 
	    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());
	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());	    
	   
	    //斷開虛引用
	    phantomReference = null;
		System.gc(); 
		PhantomReferenceTest.printlnMemory("6.斷開虛引用後GC");
	    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference);
	    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());	    	
	}
}
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執行結果：

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三、小結

  強引用是 Java 的預設引用形式，使用時不需要顯示定義，是我們平時最常使用到的引用方式。不管系統資源有多緊張，Java GC都不會主動回收具有強引用的物件。   弱引用和軟引用一般在引用物件為非必需物件的時候使用。它們的區別是被弱引用關聯的物件在垃圾回收時總是會被回收，被軟引用關聯的物件只有在記憶體不足時才會被回收。   虛引用的get()方法獲取的永遠是null，無法獲取物件例項。Java GC會把虛引用的物件放到引用佇列裡面。可用來在物件被回收時做額外的一些資源清理或事物回滾等處理。   由於無法從虛引獲取到引用物件的例項。它的使用情況比較特別，所以這裡不把虛引用放入表格進行對比。這裡對強引用、弱引用、軟引用進行對比：

引用型別 GC時JVM記憶體充足 GC時JVM記憶體不足
強引用 不被回收 不被回收
弱引用 被回收 被回收
軟引用 不被回收 被回收

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