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Java对象的强、软、弱和虚引用

9.0分
出处:网络 时间:2011-04-26

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核心提示:在JDK1.2以前的版本中,当一个对象不被任何变量引用,那么程序就无法再使用这个对象。也就是说,只有对象处于可触及状态

  在JDK1.2以前的版本中,当一个对象不被任何变量引用,那么程序就无法再使用这个对象。也就是说,只有对象处于可触及状态,程序才能使用它。这 就像在日常生活中,从商店购买了某样物品后,如果有用,就一直保留它,否则就把它扔到垃圾箱,由清洁工人收走。一般说来,如果物品已经被扔到垃圾箱,想再 把它捡回来使用就不可能了。

但有时候情况并不这么简单,你可能会遇到类似鸡肋一样的物品,食之无味,弃之可惜。这种物品现在已经无用了,保留它会占空间,但是立刻扔掉它也不划算,因 为也许将来还会派用场。对于这样的可有可无的物品,一种折衷的处理办法是:如果家里空间足够,就先把它保留在家里,如果家里空间不够,即使把家里所有的垃 圾清除,还是无法容纳那些必不可少的生活用品,那么再扔掉这些可有可无的物品。

从JDK1.2版本开始,把对象的引用分为四种级别,从而使程序能更加灵活的控制对象的生命周期。这四种级别由高到低依次为:强引用、软引用、弱引用和虚引用。

1.强引用

  本章前文介绍的引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那就类似于必不可少的生活用品,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问题。

2.软引用(SoftReference)

  如果一个对象只具有软引用,那就类似于可有可物的生活用品。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。

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。

3.弱引用(WeakReference)

  如果一个对象只具有弱引用,那就类似于可有可物的生活用品。弱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。

4.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。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。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。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。

在本书中,"引用"既可以作为动词,也可以作为名词,读者应该根据上下文来区分"引用"的含义。

在java.lang.ref包中提供了三个类:SoftReference类、WeakReference类和PhantomReference类,它 们分别代表软引用、弱引用和虚引用。ReferenceQueue类表示引用队列,它可以和这三种引用类联合使用,以便跟踪Java虚拟机回收所引用的对 象的活动。以下程序创建了一个String对象、ReferenceQueue对象和WeakReference对象:

//创建一个强引用

String str = new String("hello");

//创建引用队列, <String>为范型标记,表明队列中存放String对象的引用

ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>();

//创建一个弱引用,它引用"hello"对象,并且与rq引用队列关联

//<String>为范型标记,表明WeakReference会弱引用String对象

WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq);

以上程序代码执行完毕,内存中引用与对象的关系如图11-10所示。

Java对象的强、软、弱和虚引用

图11-10 "hello"对象同时具有强引用和弱引用

在图11-10中,带实线的箭头表示强引用,带虚线的箭头表示弱引用。从图中可以看出,此时"hello"对象被str强引用,并且被一个WeakReference对象弱引用,因此"hello"对象不会被垃圾回收。

在以下程序代码中,把引用"hello"对象的str变量置为null,然后再通过WeakReference弱引用的get()方法获得"hello"对象的引用:

String str = new String("hello"); //①

ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②

WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③

str=null; //④取消"hello"对象的强引用

String str1=wf.get(); //⑤假如"hello"对象没有被回收,str1引用"hello"对象

//假如"hello"对象没有被回收,rq.poll()返回null

Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑥

执行完以上第④行后,内存中引用与对象的关系如图11-11所示,此 时"hello"对象仅仅具有弱引用,因此它有可能被垃圾回收。假如它还没有被垃圾回收,那么接下来在第⑤行执行wf.get()方法会返回 "hello"对象的引用,并且使得这个对象被str1强引用。再接下来在第⑥行执行rq.poll()方法会返回null,因为此时引用队列中没有任何 引用。ReferenceQueue的poll()方法用于返回队列中的引用,如果没有则返回null。

Java对象的强、软、弱和虚引用

图11-11 "hello"对象只具有弱引用

在以下程序代码中,执行完第④行后,"hello"对象仅仅具有弱引用。接下来两次调用System.gc()方法,催促垃圾回收器工作,从而提高 "hello"对象被回收的可能性。假如"hello"对象被回收,那么WeakReference对象的引用被加入到ReferenceQueue中, 接下来wf.get()方法返回null,并且rq.poll()方法返回WeakReference对象的引用。图11-12显示了执行完第⑧行后内存 中引用与对象的关系。

String str = new String("hello"); //①

ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>(); //②

WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>(str, rq); //③

str=null; //④

//两次催促垃圾回收器工作,提高"hello"对象被回收的可能性

System.gc(); //⑤

System.gc(); //⑥

String str1=wf.get(); //⑦ 假如"hello"对象被回收,str1为null

Reference<? extends String> ref=rq.poll(); //⑧

Java对象的强、软、弱和虚引用

图11-12 "hello"对象被垃圾回收,弱引用被加入到引用队列

在以下例程11-15的References类中,依次创建了10个软引用、10个弱引用和10个虚引用,它们各自引用一个Grocery对象。从程序运 行时的打印结果可以看出,虚引用形同虚设,它所引用的对象随时可能被垃圾回收,具有弱引用的对象拥有稍微长的生命周期,当垃圾回收器执行回收操作时,有可 能被垃圾回收,具有软引用的对象拥有较长的生命周期,但在Java虚拟机认为内存不足的情况下,也会被垃圾回收。

例程11-15 References.java

import java.lang.ref.*;

import java.util.*;

class Grocery{

private static final int SIZE = 10000;

//属性d使得每个Grocery对象占用较多内存,有80K左右

private double[] d = new double[SIZE];

private String id;

public Grocery(String id) { this.id = id; }

public String toString() { return id; }

public void finalize() {

System.out.println("Finalizing " + id);

}

}

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