深入理解Java的四种引用类型

Java垃圾回收机制可以用 3 个词来概括: where, when 和 how?

When: 对象何时需要被回收的? 也就是何时回收无效对象, 已死对象的?
这里涉及到两种做法: 引用计数法和可达性分析算法。 这里还涉及到 java
中 4 种引用方式: 强引用, 软引用, 弱引用和虚引用, 其引用强度越来越来低,
意味着引用越弱的对象越容易被垃圾回收的。

这 4 种级别由高到低依次为: 强引用、 软引用、 弱引用和虚引用

强引用(StrongReference)

强引用是使用最普遍的引用。 如果一个对象具有强引用, 那垃圾回收器绝不会回收它。 当内存空间不足, Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误,使程序异常终止, 也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

强引用其实也就是我们平时 A a = new A()这个意思。

软引用(SoftReference)

如果一个对象只具有软引用, 则内存空间足够, 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(下文给出示例) 。

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器回收, 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。

示例: 实现学生信息查询操作时有两套数据操作的方案。
一、 将得到的信息存放在内存中, 后续查询则直接读取内存信息(优点:读取速度快; 缺点: 内存空间一直被占, 若资源访问量不高, 则浪费内存空间)。

二、 每次查询均从数据库读取, 然后填充到 TO 返回。 (优点: 内存空间将被 GC 回收, 不会一直被占用; 缺点: 在 GC 发生之前已有的 TO 依然存在,但还是执行了一次数据库查询, 浪费 IO) 。

可以通过软引用来解决

弱引用(WeakReference)

引用与软引用的区别在于: 只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。

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。 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。

弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue) 联合使用, 如果弱引用所引用的对象被垃圾回收, Java 虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

虚引用(PhantomReference)

“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器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。 虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于: 虚引用必须和引用队列 (ReferenceQueue) 联合使用。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。

多引用类型的可达性判断

比较容易理解的是 Java 垃圾回收器会优先清理可达强度低的对象。
那现在问题来了, 若一个对象的引用类型有多个, 那到底如何判断它的可
达性呢? 其实规则如下: (“单弱多强” )

  1. 单条引用链的可达性以最弱的一个引用类型来决定;
  2. 多条引用链的可达性以最强的一个引用类型来决定;
image.png

我们假设图 2 中引用①和③为强引用, ⑤为软引用, ⑦为弱引用, 对于对象 5 按照这两个判断原则, 路径①-⑤取最弱的引用⑤, 因此该路径对对象 5 的引用为软引用。 同样, ③-⑦为弱引用。 在这两条路径之间取最强的引用, 于是对象 5 是一个软可及对象。

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