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java之弱引用、软引用、虚引用

发表于: 2013-07-12   作者:chriszeng87   来源:转载   浏览次数:
摘要: Java 2 平台引入了 java.lang.ref 包,其中包括的类可以让您引用对象,而不将它们留在内存中。这些类还提供了与垃圾收集器(garbage collector)之间有限的交互。       1.先“由强到弱”(只的是和垃圾回收器的关系)明确几个基本概念:      

Java 2 平台引入了 java.lang.ref 包,其中包括的类可以让您引用对象,而不将它们留在内存中。这些类还提供了与垃圾收集器(garbage collector)之间有限的交互。

      1.先“由强到弱”(只的是和垃圾回收器的关系)明确几个基本概念:
      strong references是那种你通常建立的reference,这个reference就是强可及的。这个不会被垃圾回收器自动回收。例如:
      StringBuffer buffer = new StringBuffer();
      其中这个buffer就是强引用,之所以称为“强”是取决于它如何处理与Garbage Collector的关系的:它是无论如何都不会被回收的。够强的。强引用在某些时候是有个问题的,下边的一个哈希表实例就是很好的说明。而且还有一个问题就是在缓冲上,尤其是诸如图片等大的结构上。我们在内存中开辟一块区域放置图片缓冲,那我们就希望有个指针指向那块区域。此时若是使用强引用则会强迫图片留在内存,当你觉得不需要的时候你需要手动移除,否则就是内存泄漏。

      WeakReference则类似于可有可无的东西。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,说白了就是一个没那么strong要求垃圾回收器将一个对象保留在内存中。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。常说的Unreachable和弱引用指代的是一个意思。这可能还是说不清楚,那么我举个例子:
      你有一个类叫做Widget,但是由于某种原因它不能通过继承来添加一项功能。当我们想从这个对象中取出一些信息的时候怎么办呢?假设我们需要监视每个 Widget的serial Number,但是这个Widget却偏偏没有这个属性,而且还不可继承...这时候我们想到了用 HashMaps:serialNumberMap.put(widget, widgetSerialNumber);
       这不就结了嘛~表面上看起来是ok的,但是正是Widget这个Strong Reference产生了问题。当我们设定某个Widget的SerialNumber不需要的时候,那么要从这个映射表中除去这个映射对,否则我们就有了内存泄漏或者是出错(移除了有效的SerialNumber)。这个问题听起来很耳熟,是的,在没有垃圾管理机制的语言中这是个常见问题,在JAVA中我们不用担心。因为我们有WeakReference。我们使用内置的WeakHashMap类,这个类和哈希表HashMap几乎一样,但就是在键 key的地方使用了WeakReference,若一个WeakHashMap key成为了垃圾,那么它对应的入口就会自动被移除。这就解决了上述问题~

      SoftReference则也类似于可有可无的东西。如果内存空间足够,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。

      弱引用与软引用的区别在于:具有WeakReference的对象拥有更短暂的生命周期。或者说SoftReference比WeakReference对回收它所指的对象不敏感。一个WeakReference对象会在下一轮的垃圾回收中被清理,而SoftReference对象则会保存一段时间。SoftReferences并不会主动要求与 WeakReference有什么不同,但是实际上SoftReference对象一般在内存充裕时一般不会被移除,这就是说对于创建缓冲区它们是不错的选择。它兼有了StrongReference和WeakReference的好处,既能停留在内存中,又能在内存不足是去处理,这一切都是自动的!

      PhantomReference为"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,也就是说其get方法任何时间都会返回null。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。其必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用,这是与弱引用和软引用最大的不同。     

      WeakReference是在垃圾回收活动之前将对象入队的,理论上讲这个对象还可以使用finalize()方法使之重生,但是WeakReference仍然是死掉了。 PhantomReferences对象是在对象从内存中清除出去的时候才入队的。也就是说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。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。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。它限制了finalize()方法的使用,更安全也更高效。

     2.我们看看这个包给我们提供了什么类?
WeakReference 类
WeakReference weakref = new WeakReference(ref);
      这样 weakref 就是 ref 指向对象的一个 weak reference。要引用这个 weak reference 指向的对象可以用 get 方法。把对象的 weak reference 放入 Hashtable 或者缓存中,当没有 strong reference 指向他们的时候,对象就可以被垃圾收集器回收了。实际上,有一个 WeakHashMap 就是专门做这个事的。一旦WeakReference使用get方法返回null的时候,它指向的对象已经变成了垃圾,这个weakref对象也没什么用处了。这就需要有一些清理工作了。而ReferenceQueue类就是做这个的,要是你向ReferenceQueue类传递了一个 WeakReference的构造方法,那么当引用所指的对象成为垃圾时,这个引用的对象就会被自动插入到这个引用队列中。你可以在一定时间间隔内处理这个队列。

SoftReference 类 
     可用来实现智能缓存(java.lang.ref.SoftReference is a relatively new class, used to implement smart caches.)

     假定你有一个对象引用,指向一个大数组:

Object obj = new char[1000000];
     并且如果可能的话,你打算一直保存这个数组,但是如果内存极其短缺的话,你乐于释放这个数组。你可以使用一个
soft reference:
SoftReference ref = new SoftReference(obj);
      Obj是这个soft reference的引用。在以后你用以下的方式检测这个引用:
if (ref.get() == null)// (referent has been cleared)
else// (referent has not been cleared)
       如果这个引用已经被清除了,那么垃圾回收器会收回它所使用的空间,并且你缓存的对象也已经消失。需要注意的是,如果这个指示物还有对它的别的引用,那么垃圾回收器将不会清除它。这个方案可以被用来实现各种不同类型的缓存,这些缓存的特点是只要有可能对象就会被一直保存下来,但是如果内存紧张对象就被清除掉。
      注意: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,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。

 

可以通过一个例子来看看他们在垃圾收集时的表现:

 

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.lang.ref.WeakReference;

     
  public class References {  
	  
    public static void main(String[] args) {  
      String weakObj, phantomObj, softObj;  
      Reference<? extends String> ref;  
      WeakReference<String> weakRef;  
      PhantomReference<String> phantomRef;  
      SoftReference<String> softRef;
      ReferenceQueue<String> weakQueue, phantomQueue, softQueue;  
    
       weakObj    = new String("Weak Reference");  
       phantomObj = new String("Phantom Reference");
       softObj = new String("Soft Reference");
       weakQueue    = new ReferenceQueue<String>();  
       phantomQueue = new ReferenceQueue<String>();  
       softQueue = new ReferenceQueue<String>();
       weakRef    = new WeakReference<String>(weakObj, weakQueue);  
       phantomRef = new PhantomReference<String>(phantomObj, phantomQueue);  
       softRef = new SoftReference<String>(softObj, softQueue);
    
       // Print referents to prove they exist   Phantom referents  
       // are inaccessible so we should see a null value   
       System.out.println("Weak Reference: " + weakRef.get());  
       System.out.println("Phantom Reference: " + phantomRef.get());  
       System.out.println("Soft Reference: " + softRef.get());
    
       // Clear all strong references  
       weakObj    = null;  
       phantomObj = null;  
       softObj = null;
    
       // Invoke garbage collector in hopes that references  
       // will be queued  
       System.gc();  
    
       // See if the garbage collector has queued the references  
       System.out.println("Weak Queued: " + weakRef.isEnqueued());  
       // Try to finalize the phantom references if not already  
       if(!phantomRef.isEnqueued()) {  
         System.out.println("Requestion finalization ");  
         System.runFinalization();  
       }  
       System.out.println("Phantom Queued: " + phantomRef.isEnqueued());  
       System.out.println("Soft Queued: " + softRef.isEnqueued()); 
    
       // Wait until the weak reference is on the queue and remove it  
       try {  
         ref = weakQueue.remove();  
         // The referent should be null  
         System.out.println("Weak Reference: " + ref.get());  
         // Wait until the phantom reference is on the queue and remove it  
         ref = phantomQueue.remove();  
         System.out.println("Phantom Reference: " + ref.get());  
         ref = softQueue.remove();  
         System.out.println("Soft Reference: " + ref.get());  
         // We have to clear the phantom referent even though  
         // get() returns null  
         ref.clear();  
       } catch(InterruptedException e) {  
         e.printStackTrace();  
         return;  
       }  
     }  
   }

 输出的结果是这样的:

Weak Reference: Weak Reference

Phantom Reference: null

Soft Reference: Soft Reference

Weak Queued: true

Phantom Queued: true

Soft Queued: false

Weak Reference: null

Phantom Reference: null

 

如果内存空间足够,垃圾回收器就不会回收软引用,如果内存空间不足了,才会回收这引起对象的内存。一般程序会block在这一句:

ref = softQueue.remove();

 

本文在http://blog.sina.com.cn/s/blog_8417aea80100skwx.html的基础上修改。

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