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Java中的JVM强软弱虚引用

Java中的JVM强软弱虚引用

作者: 码农的地中海 | 来源:发表于2022-05-17 19:25 被阅读0次

    概述:

    在java中,除了基本数据类型的变量外,其他所有的变量都是引用类型,指向堆上各种不同的对象。

    Java 对引用的概念进行了扩充,将引用分为了:强引用(Strong Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)、虚引用(Phantom Reference)4 种,这 4 种引用的强度依次减弱。

    强引用

    强引用(Strong references)就是直接new一个普通对象,表示一种比较强的引用关系,只要还有强引用对象指向一个对象,那么表示这个对象还活着,垃圾收集器宁可抛出OOM异常,也不会回收这个对象。

    例如下面的引用u就是一个强引用。

    1. public class StrongReferenceDemo {
    2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
    3.         User u = new User();
    4.         System.out.println(u);
    5.         u = null;
    6.         System.gc();
    7.       System.in.read();   
    8.  } 
    9. }
    
    10. public class User {
    
    11.   @Override    
    12. protected void finalize() throws Throwable {    
    13.     System.out.println("call User finalize() method");   
    14.  } 
    15. } 
    

    上面的User对象重写了父类Object的finalize(),在GC准备释放对象所占用的内存空间之前,它将首先调用finalize()方法。

    在Java中,由于GC的自动回收机制,因而并不能保证finalize方法会被及时地执行(垃圾对象的回收时机具有不确定性),也不能保证它们会被执行(程序由始至终都未触发垃圾回收),所以finalize不推荐使用,这里只是为了演示垃圾回收的过程。

    另外finalize()最多只会被调用一次,也就是只能利用finalize()为对象续命一次。

    软引用

    软引用用于存储一些可有可无的东西,例如缓存,当系统内存充足时,这些对象不会被回收,当系统内存不足时也是GC时才会回收这些对象,如果回收完这些对象后内存还是不足,就会抛出OOM异常。

    1. // vm args: -Xmx36m -XX:+PrintGCDetails
    2. public class SoftReferenceDemo {
    3.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    4.  SoftReference<User> softReference = new SoftReference<>(new User()); *// 软引用*      
    5.    System.out.println(softReference.get()); 
    6.  System.gc();          
    7. TimeUnit.SECONDS.sleep(3); *// wait gc thread run* 
    8.  System.out.println(softReference.get()); *// User对象不会被回收* 
    9.   byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10]; *// 分配一个大对象使得堆空间不足,软引用对象会在OOM之前先被回收*      
    10.   System.out.println(softReference.get()); 
    11.  }
    12.  } 
    

    在上面的例子中,第一次发生gc时,User对象不会被回收,第二次发生gc时由于堆空间不足,会先回收软引用的对象,回收完了还是空间不足,最后抛出OOM异常。

    弱引用

    弱引用(WeakReference)并不能使对象豁免垃圾回收,仅仅是提供一种访问在弱引用状态下对象的途径。只要发生gc,弱引用对象就会被回收。ThreadLocal中就使用了WeakReference来避免内存泄漏。

    1. public class WeakReferenceDemo{     
    2. public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    3.   WeakReference<User> weakReference = new WeakReference<>(new User());   
    4.   System.out.println(weakReference.get()); 
    5.  System.gc();        
    6.  TimeUnit.SECONDS.sleep(3); *// wait gc thread run* 
    7.  System.out.println(weakReference.get()); *// null*  
    8.   } 
    9. } 
    

    上面的例子只要发生gc,User对象就会被垃圾收集器回收。

    虚引用

    虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。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。

    虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。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,就会在回收对象之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序如果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。

    1.  *// vm args: -Xms4m -XX:+PrintGC* public class 
    2. PhantomReferenceDemo { 
    3. 
    4. public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
    5. ReferenceQueue<User> referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); // 引用队列
    6. PhantomReference<User> phantomReference = new PhantomReference<>(new User(), referenceQueue); // 虚引用
    7.  System.out.println(phantomReference.get()); *// null* 
    8.  new Thread(() -> {
    9.             while (true) {
    10.                 Reference<? extends User> poll = 
    11. referenceQueue.poll();
    12.                 if (poll != null) {
    13.                     System.out.println("--- 虚引用对象被jvm回收了 ---- " + poll);
    14.                     System.out.println("--- 回收对象 ---- " + poll.get()); // null
    15.  }     
    16.        }    
    17.     }).start();        
    18.  TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        
    19.  System.gc();         
    20. System.in.read(); 
    21.     } 
    22. private static class User {     
    23.    private int[] bytes = new int[1024 * 1024 * 5]; 
    24. @Override        
    25. protected void finalize() throws Throwable {      
    26.       System.out.println("call User finalize() method"); 
    27.  }   
    28.  } 
    29. } 
    

    实际上,虚引用的get()方法总是返回null。

    基于虚引用,有一个更加优雅的实现方式,那就是Cleaner,可以用来替代Object类的finalizer方法,在DirectByteBuffer中用来回收堆外内存。

    总结

    通过这篇文章介绍了 Java 语言中的四种引用类型,看完后我们发现这主要与Java 的垃圾回收机制和内存管理息息相关。JVM 作为基础,还是希望大家能够扎实的掌握。

    自己在职Android开发5年有余,几年积累整合了一些https://shimo.im/docs/1d3aV7zG5gF6Eyqg/ Android开发核心进阶技术文档,。
    想有收获必须有努力,知识在于积累。不进则退。

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