JVM 四種引用

1. 前言

延續(xù)上節(jié)可達性分析法的講解，本節(jié)主要講解可達性分析法所使用的四種引用類型，本節(jié)主要內容如下：

• 強引用的定義以及如何消除強引用，為本節(jié)重點內容之一；
• 軟引用的定義及使用場景，為本節(jié)重點內容之一；
• 弱引用的定義及代碼示例，驗證任何情況下，只要發(fā)生 GC 就會回收弱引用對象，為本節(jié)重點內容之一；
• 虛引用的定義以及作用，為本節(jié)重點內容之一；

2. 可達性分析的四種引用類型

上節(jié)課程內容講解了可達性分析，可達性分析的 GC Roots 均為引用對象，那么引用對象有 4 種引用類型如下：

• 強引用；
• 軟引用；
• 弱引用；
• 虛引用。

本節(jié)課程內容與可達性分析相輔相成，學習者務必在學習完可達性分析內容后再學習本節(jié)內容。

3. 強引用

定義：強引用就是指在程序代碼之中普遍存在的，類似Object obj = new Object()這類的引用，只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象。當內存空間不足，Java 虛擬機寧愿拋出 OutOfMemoryError 錯誤，使程序異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足的問題。

代碼示例：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object(); // 強引用
    }
}

在強引用的定義中有這樣一句話：“只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象?！?那么有沒有辦法將強引用消除呢?

消除強引用示例代碼：

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object(); // 強引用
        obj = null; //消除強引用
    }
}

如果不使用強引用時，可以賦值 obj=null，顯示的設置 obj 為 null，則 gc 認為該對象不存在引用，這時候就可以回收此對象。

4. 軟引用

定義：軟引用用來描述一些還有用，但并非必需的對象。對于軟引用關聯(lián)著的對象，如果內存充足，則垃圾回收器不會回收該對象，如果內存不夠了，就會回收這些對象的內存。

在 JDK 1.2 之后，提供了 SoftReference 類來實現(xiàn)軟引用。軟引用可用來實現(xiàn)內存敏感的高速緩存。軟引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，如果軟引用所引用的對象被垃圾回收器回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯(lián)的引用隊列中。

軟引用使用場景：Android 應用圖片
軟引用主要應用于內存敏感的高速緩存，在 Android 系統(tǒng)中經(jīng)常使用到。一般情況下，Android 應用會用到大量的默認圖片，這些圖片很多地方會用到。如果每次都去讀取圖片，由于讀取文件需要硬件操作，速度較慢，會導致性能較低。所以我們考慮將圖片緩存起來，需要的時候直接從內存中讀取。

但是，由于圖片占用內存空間比較大，緩存很多圖片需要很多的內存，就可能比較容易發(fā)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(fā)生。

SoftReference 可以解決 OOM 的問題，每一個對象通過軟引用進行實例化，這個對象就以cache的形式保存起來，當再次調用這個對象時，那么直接通過軟引用中的 get() 方法，就可以得到對象中的資源數(shù)據(jù)，這樣就沒必要再次進行讀取了，直接從 cache 中就可以讀取得到，當內存將要發(fā)生 OOM 的時候，GC 會迅速把所有的軟引用清除，防止 OOM 發(fā)生。

5. 弱引用

定義：弱引用描述非必需對象。被弱引用關聯(lián)的對象只能生存到下一次垃圾回收之前，垃圾收集器工作之后，無論當前內存是否足夠，都會回收掉只被弱引用關聯(lián)的對象。Java 中的類 WeakReference 表示弱引用。

代碼示例：

import java.lang.ref.WeakReference;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {    
        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));         
        System.out.println(sr.get());
        System.gc();                //通知JVM的gc進行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());
    }
}

結果驗證：第二個輸出結果是 null，這說明只要 JVM 進行垃圾回收，被弱引用關聯(lián)的對象必定會被回收掉。

hello
null

6. 虛引用

定義："虛引用"顧名思義，就是形同虛設，與其他幾種引用都不同，虛引用并不會決定對象的生命周期。如果一個對象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收。虛引用在 Java 中使用 java.lang.ref.PhantomReference 類表示。

作用：虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收的活動。

虛引用與軟引用和弱引用的區(qū)別：虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用。當垃圾回收器準備回收一個對象時，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到與之關聯(lián)的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是否已經(jīng)加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。程序如果發(fā)現(xiàn)某個虛引用已經(jīng)被加入到引用隊列，那么就可以在所引用的對象的內存被回收之前采取必要的行動。

使用示例：虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
        PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}

7. 小結

本節(jié)主要講解可達性分析的四種對象引用類型，通篇皆為重點內容，需要學習者理解并掌握這四種引用類型。