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四种Java引用浅解


 

 
最近研究Java Cache实现,发现使用到了软引用(SoftReference),不太理解,查阅了JDK文档、代码以及几篇文章。做个小结,如有错误,欢迎指正。
 
之所以想学习一下Java的几种引用类型,原因有两个:
 
理解Java Cache实现、学习Java引用与Java垃圾回收机制的关系
 
内存资源是有限的,需要合理的利用。Cache不是仅仅HashMap那么简单,Java引用与Java垃圾回收机制也有非常紧密的关系。
避免对Java引用的错误使用
 
某个同事把5000+交易数据放到一个HashMap里面,用一个Spring Singleton Bean的全局属性指向该HashMap。大量运用这种技术,很快就报out of memory。再大的内存也架不住对内存的错误使用。理解原理有助于我们尽量少犯或不犯低级错误。
 
 
Java引用与Java垃圾回收机制的关系
 
当Java虚拟机(JVM)觉得内存不够用的时候,会触发垃圾回收操作(GC),清除无用的对象,释放内存。可是如何判断一个对象是否是垃圾呢?其中的一个方法是计算指向该对象的引用数量,如果引用数量为0,那么该对象就为垃圾(Thread对象是例外),否则还有用处,不能被回收。但是如果把引用数为0的对象都回收了,还是不能满足内存需求怎么办?Java把引用分为4种类型,垃圾回收器会尝试回收只有弱引用的对象。
 
按照一个对象的引用可达(Reachable)强度,由强到弱分为5类,如下:
 
强可达(Strong Reachable)
 
在一个线程内,无需引用直接可达,新创建的对象是强可达的。
软可达(Soft Reachable)
 
不是强可达的,但是通过一个软引用(SoftReference)可达。
弱可达(Soft Reachable)
 
既不是强可达也不是软可达,但是通过一个弱引用(WeakReference)可达。
虚可达(Phantom Reachable)
 
既不是强可达,不是软可达,也不是弱可达,但是通过一个虚引用(PhantomReference)可达。
不可达(Unreachable)
 
没有任何引用指向对象。
 
比较好、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。另外有两个重要的点:
 
强可达的一定不会被清理
JVM保证抛出out of memory之前,清理所有的软引用对象
 
4种Java引用
 
在实现一个缓存系统的时候,如果全部使用强引用,那么你需要自己去手动的把某些引用clear掉(引用置位null),否则迟早会抛出out of memory错误。缓存系统引入弱引用或者软引用的唯一原因是,把引用clear的事情交由Java垃圾回收器来处理,cache程序自己置身事外。
 
几种弱引用的使用方式非常相近。下面分别介绍4种引用类型。
 
强引用(StrongReference)
 
我们平时申明变量使用的就是强引用,普通系统99%以上都是强引用。比如,
String s = "Hello World"
 
 
弱引用(WeakReference)
 
垃圾回收器某个时刻决定回收软可达的对象的时候,会清理软引用,并可选的把引用存放到一个引用队列(ReferenceQueue)。
 
软引用(SoftReference)
 
类似弱引用,只不过Java虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些,迫不得已才清理。
 
虚引用(PhantomReference)
 
仅用来处理资源的清理问题,比Object里面的finalize机制更灵活。get方法返回的永远是null,Java虚拟机不负责清理虚引用,但是它会把虚引用放到引用队列里面。
 
两个测试例子
 
使用HashMap,会报out of memory错误。
 
[java] view
plain copy
 
 
 
 
 
 
 
public static void main(String[] args) { 
 
Map<String, String> list = new HashMap<String, String>(); 
 
long i = 1; 
 
while (i < 100000000L) { 
 
list.put( 
 
String.valueOf(i), 
 
"JDJJDJJJJJJJJJJ%%%%%%%%JJJJJJJJJJJJJJJKKKKKKKKKKKKKKKKKJJJJJJ" 
 
+ "JJJKKKKKHDDDJDJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJJDJDJJJJJJJJJ" 
 
+ "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ" 
 
+ "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ"); 
 
 
 
// 测试第一个是否依然存活 
 
if (i % 100000 == 0) { 
 
System.out.println(list.get(String.valueOf(1))); 
 
 
 
 
i++; 
 
 
 
使用WeakHashMap,不会报out of memory错误。
 
[java] view
plain copy
 
 
 
 
 
 
 
public static void main(String[] args) { 
 
Map<String, String> list = new WeakHashMap<String, String>(); 
 
long i = 1; 
 
while (i < 100000000L) { 
 
list.put( 
 
String.valueOf(i), 
 
"JDJJDJJJJJJJJJJ%%%%%%%%JJJJJJJJJJJJJJJKKKKKKKKKKKKKKKKKJJJJJJ" 
 
+ "JJJKKKKKHDDDJDJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJJDJDJJJJJJJJJ" 
 
+ "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ" 
 
+ "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ"); 
 
 
 
// 测试第一个是否依然存活 
 
if (i % 100000 == 0) { 
 
System.out.println(list.get(String.valueOf(1))); 
 
 
 
 
i++; 
 
 
 
 
小结
 
Java语言里面数组(Array)、列表(List)、Map等容器,对里面的每一个对象都有一个引用,大数据的情况下要小心内存泄露。弱引用只适合cache等特殊场景,对于那些一定不能Java让垃圾回收器回收的对象,要使用强引用。
 
参考连接
 
理解弱引用
JDK java.lang.ref包文档,以及类说明