Java中有四大引用:

  • 强引用(Reference)
  • 软引用(SoftReference)
  • 弱引用(WeakReference)
  • 虚引用(PhantomReference)

想要更好的了解四大引用,需要先了解一下JVM的垃圾回收(Garbage Collection,缩写GC)机制

JVM的垃圾回收机制回收一个对象的标准:是否还有对象引用变量引用该对象

可以把JVM内存中对象引用理解成一成有向图,把引用变量、对象当作有向图的顶点,有向边总是从引用端指向被引用的Java对象

Java对象都是由线程创建出来的,因此可以把线程对象当成有向图的起始顶点

对于单线程程序,只有一个main线程,该图就是以main进程为顶点的有向图,main顶点可达的对象都是处于可达状态,GC不会回收它们;如果在这个有向图中的对象处于不可达状态,GC认为此对象不再被引用,就会回收此对象

根据有向图中,可以分为三种不同的状态:

  • 可达状态:对象创建后,有一个以上引用变量引用它,有向图中从顶点可导航到该对象,它就处于可达状态
  • 可恢复状态:程序中对象不再有任何引用变量引用它,它先进入可恢复状态,有向图中从顶点不可导航到该对象,在GC回收该对象占用内存之前,系统会调用可恢复状态对象的finalize()方法进行资源清理,如果习题系统在调用finalize()方法重新让一个以上引用变量引用该对象,此对象会再次变为可达对象。否则进入不可达状态
  • 不可达状态:对象的所有引用都被切断,系统调用所有对象的finalize()方法依然没有使该对象变成可达状态。该对象将永久性的失去引用,变为不可达状态。此状态下GC才会真正回收该对象

对于GC来说,判断一个对象是否可以被回收的标准就是该对象是否还被引用。为了更好的管理对象的引用,从JDK1.2开始,java在java.lang.ref包下新增了3个类: SoftReferenceWeakReferencePhantomReference

强引用

java中最常见的引用,创建一个对象,把该对象赋给一个引用变量,该引用变量就是强引用。强引用处于可达状态,即使系统内存空间非常存紧张,该对象永远也不会被用到,也不可能被GC回收,因此强引用是造成内存泄漏的主要原因之一。

软引用

软引用通过 SoftReference 类实现,当对象只具有软引用时,系统内存空间不足时,GC将会回收该对象;系统内容空间充足时,GC不会回收该对象。

可以使用以下命令强制设置堆内存来测试软引用是否被回收:

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$ java-Xmx2m-Xms2m Filename

弱引用

弱引用通过 WeakReference 类实现,弱引用和软引用相似,不过弱引用所引用对象生存期更短。当GC运行时,不管系统内存空间是否紧张,都会回收该对象占用的内存。

以下代码很好说明了弱引用回收时机:

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import java.lang.ref.WeakReference;

public class Main {

public static void main(String[] args) {
String str = new String("Kevin");
WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<String>(str);
str = null;
System.out.println(weakReference.get()); //第一次打印
System.gc();
System.runFinalization();
System.out.println(weakReference.get()); //第二次打印
}
}
  • 第一次打印的结果是 Kevin
  • 第一次打印的结果是 null

弱引用具有很大的不确定性,每次GC运行时都会回收弱引用所引用的对象,然而GC的运行并不受人为的控制,程序中要获取弱引用所引用的对象,要小心 NullPointerException 异常,要想获取已经被释放的对象,必须重新创建该对象

一般情况程序很少会直接使用单个 WeakReference 引用对象,当有大量对象需要使用弱引用来引用时,可以考虑使用 WeakHashMap 来保存

虚引用

虚引用通过 PhantomReference 类实现,又时候也被叫做幻象引用,它类似没有引用,对对象本身没有太大影响

软引用和弱引用可以单独使用,但虚引用不能,因为单独使用虚引用没有意义。虚引用主要作用是为了跟踪对象被垃圾回收的状态,程序可以通过检查与虚引用关联的引用队列中是否已经包含指定的虚引用,了解所引用对象是否即将被回收

引用队列由 java.lang.ref.ReferenceQueue 类表示,它用于保存被回收后对象的引用。当软引用,弱引用和引用队列联合使用时,系统回收被引用的对象之后,会把回收对象对应的引用添加到关联的引用队列中。与软引用和弱引用不同的是,虚引用必须和引用队列 ReferenceQueue 联合使用,
在对象被释放之前,会把它对应的虚引用添加到它关联的引用队列中,使对象被回收前可以做操作。