Java引用总结--StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference

Java引用介绍

Java从1.2版本开始引入了4种引用，这4种引用的级别由高到低依次为：

强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用

1. 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。

2. 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。

   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。

3. 弱引用（WeakReference）

   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。

由于引用和内存回收关系紧密。下面，先通过实例对内存回收有个认识；然后，进一步通过引用实例加深对引用的了解。

内存回收

创建公共类MyDate，它的作用是覆盖finalize()函数：在finalize()中输出打印信息，方便追踪。

说明：finalize()函数是在JVM回收内存时执行的，但JVM并不保证在回收内存时一定会调用finalize()。

MyDate代码如下：

package com.skywang.java;

import java.util.Date;

public class MyDate extends Date { 

    /** Creates a new instance of MyDate */
    public MyDate() {
    }
    // 覆盖finalize()方法
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("obj [Date: " + this.getTime() + "] is gc");
    }   

    public String toString() {
        return "Date: " + this.getTime();
    }
}

在这个类中，对java.util.Date类进行了扩展，并重写了finalize()和toString()方法。

创建公共类ReferenceTest，它的作用是定义一个方法drainMemory()：消耗大量内存，以此来引发JVM回收内存。

ReferenceTest代码如下：

package com.skywang.java;

public class ReferenceTest {   
    /** Creates a new instance of ReferenceTest */
    public ReferenceTest() {
    }   
    
    // 消耗大量内存
    public static void drainMemory() {
        String[] array = new String[1024 * 10];
        for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
            for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
                array[i] += (char)j;
            }           
        }
    }
}

在这个类中定义了一个静态方法drainMemory()，此方法旨在消耗大量的内存，促使JVM运行垃圾回收。

有了上面两个公共类之后，我们即可测试JVM什么时候进行垃圾回收。下面分3种情况进行测试：

情况1：清除对象

实现代码：

package com.skywang.java;

public class NoGarbageRetrieve {

    public static void main(String[] args) {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
    }
}

运行结果：

<无任何输出>

结果分析：date虽然设为null，但由于JVM没有执行垃圾回收操作，MyDate的finalize()方法没有被运行。

情况2：显式调用垃圾回收

实现代码：

package com.skywang.java;

public class ExplicitGarbageRetrieve {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        System.gc();
    }

}

运行结果：

obj [Date: 1372137067328] is gc

结果分析：调用了System.gc()，使JVM运行垃圾回收，MyDate的finalize()方法被运行。

情况3：隐式调用垃圾回收

实现代码：

package com.skywang.java;

public class ImplicitGarbageRetrieve {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        ReferenceTest.drainMemory();
    }

}

运行结果：

obj [Date: 1372137171965] is gc

结果分析：虽然没有显式调用垃圾回收方法System.gc()，但是由于运行了耗费大量内存的方法，触发JVM进行垃圾回收。

总结：JVM的垃圾回收机制，在内存充足的情况下，除非你显式调用System.gc()，否则它不会进行垃圾回收；在内存不足的情况下，垃圾回收将自动运行

Java对引用的分类

3.1 强引用

实例代码：

package com.skywang.java;

public class StrongReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {
        MyDate date = new MyDate();
        System.gc();
    }
}

运行结果：

<无任何输出>

结果说明：即使显式调用了垃圾回收，但是用于date是强引用，date没有被回收。

3.2 软引用

实例代码：

package com.skywang.java;

import java.lang.ref.SoftReference;

public class SoftReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {
        SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
        ReferenceTest.drainMemory();
    }
}

运行结果：

<无任何输出>

结果说明：在内存不足时，软引用被终止。软引用被禁止时，

SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
ReferenceTest.drainMemory();

等价于

MyDate date = new MyDate();

// 由JVM决定运行
If(JVM.内存不足()) {
date = null;
System.gc();
}

3.3 弱引用

示例代码：

package com.skywang.java;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class WeakReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {
        WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
        System.gc(); 
    }
}

运行结果：

obj [Date: 1372142034360] is gc

结果说明：在JVM垃圾回收运行时，弱引用被终止.

WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
System.gc();

等同于：

MyDate date = new MyDate();

// 垃圾回收
If(JVM.内存不足()) {
date = null;
System.gc();
}

3.4 假象引用

示例代码：

package com.skywang.java;

import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.PhantomReference;

public class PhantomReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
        System.gc();
    }
}

运行结果：

obj [Date: 1372142282558] is gc

结果说明：假象引用，在实例化后，就被终止了。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
System.gc();

等同于：

MyDate date = new MyDate();
date = null;

可以用以下表格总结上面的内容：

级别	什么时候被垃圾回收	用途	生存时间
强引用	从来不会	对象的一般状态	JVM停止运行时终止
软引用	在内存不足时	对象简单？缓存	内存不足时终止
弱引用	在垃圾回收时	对象缓存	gc运行后终止
虚引用	Unknown	Unknown	Unknown

点击下载：源代码

原文链接：Java引用总结–StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference

参考链接：

• Soft Reference
• Weak Reference
• Phantom Reference

Type	Purpose	Use	When GCed	Implementing Class
Strong Reference	An ordinary reference. Keeps objects alive as long as they are referenced.	normal reference.	Any object not pointed to can be reclaimed.	default
Soft Reference	Keeps objects alive provided there’s enough memory.	to keep objects alive even after clients have removed their references (memory-sensitive caches), in case clients start asking for them again by key.	After a first gc pass, the JVM decides it still needs to reclaim more space.	java.lang.ref.SoftReference
Weak Reference	Keeps objects alive only while they’re in use (reachable) by clients.	Containers that automatically delete objects no longer in use.	After gc determines the object is only weakly reachable	java.lang.ref.WeakReference

java.util.WeakHashMap
| Phantom Reference | Lets you clean up after finalization but before the space is reclaimed (replaces or augments the use of finalize()) | Special clean up processing | After finalization. | java.lang.ref.PhantomReference |

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• Reference (Java Platform SE 8 )