本文會按照以下思路進行：

• （1）Java的四種對象引用的基本概念
• （2）四種對象引用的差異對比
• （3）對象可及性的判斷以及與垃圾回收機制的關系
• （4）引用隊列ReferenceQueue的介紹
• （5）WeakHashMap的相關介紹

Java的四種對象引用的基本概念
從JDK1.2版本開始，把對象的引用分為四種級別，從而使程序更加靈活的控制對象的生命周期。這四種級別由高到低依次為：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。

1、強引用

Object obj =new Object();

上述Object這類對象就具有強引用，屬于不可回收的資源，垃圾回收器絕不會回收它。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，也不會靠回收具有強引用的對象，來解決內存不足的問題。

值得注意的是：如果想中斷或者回收強引用對象，可以顯式地將引用賦值為null，這樣的話JVM就會在合適的時間，進行垃圾回收。

下圖是堆區的內存示意圖，分為新生代，老生代，而垃圾回收主要也是在這部分區域中進行。

2、軟引用（SoftReference）

如果一個對象只具有軟引用，那么它的性質屬于可有可無的那種。如果此時內存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果內存空間不足了，就會回收這些對象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用，如圖片緩存框架中緩存圖片就是通過軟引用實現。。軟引用可用來實現內存敏感的告訴緩存。軟引用可以和一個引用隊列聯合使用，如果軟件用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中。

Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); SoftReference reference = new SoftReference(obj, queue); //強引用對象滯空，保留軟引用 obj = null;

當內存不足時，軟引用對象被回收時，reference.get()為null，此時軟引用對象的作用已經發揮完畢，這時將其添加進ReferenceQueue 隊列中

如果要判斷哪些軟引用對象已經被清理：

SoftReference ref = null; while ((ref = (SoftReference) queue.poll()) != null) {//清除軟引用對象 }

3、弱引用(WeakReference)

如果一個對象具有弱引用，那其的性質也是可有可無的狀態。

而弱引用和軟引用的區別在于：弱引用的對象擁有更短的生命周期，只要垃圾回收器掃描到它，不管內存空間充足與否，都會回收它的內存。

同樣的弱引用也可以和引用隊列一起使用。

Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); WeakReference reference = new WeakReference(obj, queue); //強引用對象滯空，保留軟引用 obj = null;

應用場景：弱引用適用于內存敏感的緩存，如ThreadLocal中的key就用到了弱引用。

4、虛引用（PhantomReference）

虛引用和前面的軟引用、弱引用不同，它并不影響對象的生命周期。如果一個對象與虛引用關聯，則跟沒有引用與之關聯一樣，在任何時候都可能被垃圾回收器回收。

注意：虛引用必須和引用隊列關聯使用，當垃圾回收器準備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。如果程序發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，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。

Object obj = new Object(); ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); PhantomReference reference = new PhantomReference(obj, queue); //強引用對象滯空，保留軟引用 obj = null;

引用總結

• 1.對于強引用，平時在編寫代碼時會經常使用。

• 2.而其他三種類型的引用，使用得最多就是軟引用和弱引用，這兩種既有相似之處又有區別，他們都來描述非必須對象。

• 3.被軟引用關聯的對象只有在內存不足時才會被回收，而被弱引用關聯的對象在JVM進行垃圾回收時總會被回收。

四種對象引用的差異對比

Java中4種引用的級別由高到低依次為：

強引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用

垃圾回收時對比：

對象可及性的判斷

在很多的時候，一個對象并不是從根集直接引用的，而是一個對象被其他對象引用，甚至同時被幾個對象所引用，從而構成一個以根集為頂的樹形結構。

在這個樹形的引用鏈中，箭頭的方向代表了引用的方向，所指向的對象是被引用對象。由圖可以看出，從根集到一個對象可以由很多條路徑。比如到達對象5的路徑就有① -> ⑤，③ ->⑦兩條路徑。由此帶來了一個問題，那就是某個對象的可及性如何判斷：

• （1）單條引用路徑可及性判斷：

在這條路徑中，最弱的一個引用決定對象的可及性。

• （2）多條引用路徑可及性判斷：

幾條路徑中，最強的一條的引用決定對象的可及性。

比如，我們假設圖2中引用①和③為強引用，⑤為軟引用，⑦為弱引用，對于對象5按照這兩個判斷原則，路徑①-⑤取最弱的引用⑤，因此該路徑對對象5的引用為軟引用。同樣，③-⑦為弱引用。在這兩條路徑之間取最強的引用，于是對象5是一個軟可及對象。

比較容易理解的是Java垃圾回收器會優先清理可及強度低的對象

另外兩個重要的點：

• 強可達的對象一定不會被清理
• JVM保證拋出out of memory之前，清理所有的軟引用對象

最后總結成一張表格：

引用隊列ReferenceQueue的介紹

引用隊列配合Reference的子類等使用,當引用對象所指向的對象被垃圾回收后,該Reference則被追加到引用隊列的末尾.

ReferenceQueue源碼分析(簡要)
(1)ReferenceQueue是一個鏈表,這兩個指針代表著頭和尾

private Reference<? extends T> head = null;private Reference<? extends T> tail = null;

(2)下面看下其共有的方法

取出元素:

Reference<? extends T> ReferenceQueue#poll()

如果Reference指向的對象存在則返回null,否則返回這個Reference

public Reference<? extends T> poll() {synchronized (lock) {if (head == null)return null;return reallyPollLocked();} }

下面是具體將Reference取出的方法:

private Reference<? extends T> reallyPollLocked() {if (head != null) {Reference<? extends T> r = head;if (head == tail) {tail = null;head = null;} else {head = head.queueNext;}//更新鏈表,將sQueueNextUnenqueued這個虛引用對象加入,并且已經表明該Reference已經被移除了,并且取出.r.queueNext = sQueueNextUnenqueued;return r;}return null; }

取出元素,如果隊列屬于空隊列,那么久阻塞到其有元素為止

Reference<? extends T> ReferenceQueue#remove()

和remove()的區別是,設置一個阻塞時間

Reference<? extends T> ReferenceQueue#remove(long timeout)

具體實現

public Reference<? extends T> remove(long timeout)throws IllegalArgumentException, InterruptedException{if (timeout < 0) {throw new IllegalArgumentException("Negative timeout value");}synchronized (lock) {Reference<? extends T> r = reallyPollLocked();if (r != null) return r;long start = (timeout == 0) ? 0 : System.nanoTime();//阻塞的具體實現過程,以及通過時間來控制的阻塞for (;;) {lock.wait(timeout);r = reallyPollLocked();if (r != null) return r;if (timeout != 0) {long end = System.nanoTime();timeout -= (end - start) / 1000_000;if (timeout <= 0) return null;start = end;}}}}

WeakHashMap的相關介紹

在Java集合中有一種特殊的Map類型即WeakHashMap,在這種Map中存放了鍵對象的弱引用,當一個鍵對象被垃圾回收器回收時,那么相應的值對象的引用會從Map中刪除.WeakHashMap能夠節約儲存空間,可用來緩存那些非必須存在的數據.而WeakHashMap是主要通過expungeStaleEntries()這個方法來實現的,而WeakHashMap也內置了一個ReferenceQueue,來獲取鍵對象的引用情況.

這個方法,相當于遍歷ReferenceQueue然后,將已經被回收的鍵對象,對應的值對象滯空.

private void expungeStaleEntries() {for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {synchronized (queue) {@SuppressWarnings("unchecked")Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;int i = indexFor(e.hash, table.length);Entry<K,V> prev = table[i];Entry<K,V> p = prev;while (p != null) {Entry<K,V> next = p.next;if (p == e) {if (prev == e)table[i] = next;elseprev.next = next;// Must not null out e.next;// stale entries may be in use by a HashIterator//通過滯空,來幫助垃圾回收e.value = null; size--;break;}prev = p;p = next;}}} }

而且需要注意的是:
expungeStaleEntries()并不是自動調用的,需要外部對WeakHashMap對象進行查詢或者操作,才會進行自動釋放的操作.如下我們看個例子:

下面例子是不斷的增加1000*1000容量的WeakHashMap存入List中

public static void main(String[] args) throws Exception { List<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>>(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { WeakHashMap<byte[][], byte[][]> d = new WeakHashMap<byte[][], byte[][]>(); d.put(new byte[1000][1000], new byte[1000][1000]); maps.add(d); System.gc(); System.err.println(i); } }

由于Java默認內存是64M，所以再不改變內存參數的情況下，該測試跑不了幾步循環就內存溢出了。果不其然，WeakHashMap這個時候并沒有自動幫我們釋放不用的內存。

public static void main(String[] args) throws Exception { List<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<byte[][], byte[][]>>(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { WeakHashMap<byte[][], byte[][]> d = new WeakHashMap<byte[][], byte[][]>(); d.put(new byte[1000][1000], new byte[1000][1000]); maps.add(d); System.gc(); System.err.println(i); for (int j = 0; j < i; j++) { System.err.println(j+ " size" + maps.get(j).size()); } } }

而通過訪問WeakHashMap的size()方法,這些就可以跑通了.

這樣就能夠說明了WeakHashMap并不是自動進行鍵值的垃圾回收操作的,而需要做對WeakHashMap的訪問操作這時候才進行對鍵對象的垃圾回收清理.WeakHashMap的神話 這篇帖子很棒,通過討論WeakHashMap的回收問題,拋磚引玉.

來一張總結圖:

由圖可以看出,WeakHashMap中只要調用其操作方法,那么就會調用其expungeStaleEntries().

文章轉自

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java对象的四种引用方式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。