java中的四种引用（强、弱、软、虚）和GC的关系

Java中的引用类型和垃圾回收

 

强引用Strong References

　　强引用是最常见的引用：

　　比如：

StringBuffer buffer = new StringBuffer();

　　创建了一个StringBuffer类的对象，并用一个变量buffer存储对这个对象的引用。这就是个强引用。

　　变量持有的是这个对象的引用。通常，引用是一个对象的存储地址。

 

　　Java不像C或者C++一样，Java没有取地址符号&，也没有解引用符号*或者->。

　　引用不同于指针，引用不能与整形进行互相转换，也不能进行增减操作。

　　

　　强引用是和垃圾回收机制相关的。

　　一般的，如果一个对象可以通过一系列的强引用引用到，那么就说明它是不会被垃圾回收机制（Garbage Collection）回收的。

　　因为垃圾回收是不会回收你正在使用的对象的。

 

垃圾回收机制Garbage Collection

　　如果一个对象，没有一个引用指向它，那么它就被认为是一个垃圾。

　　An object is considered garbage when there are no longer any references to it stored in any variables, the fields of any objects, or the elements of any arrays.

　　

 

　　在某一个时间，garbage collector将会发现成为垃圾的对象，然后回收它所占用的内存。

 

　　C中用malloc()和free()来管理内存。

　　C++是用new和delete来分配和管理内存空间。

　　而Java使用garbage collection机制，不用程序员写代码管理，这样会有一些性能上的影响，因为garbage collector会主动地回收内存。

　　但是，GC机制减少了内存泄露，并且提高了程序员的效率。

 

什么时候强引用会太强了？

　　有时候应用会使用一些不能被继承的类，比如一个final的类，或者一个工厂方法返回的接口，并不知道有多少具体实现。

　　而我们想给这个类增加一个字段，比如给每一个对象一个序列号，于是我们用了HashMap，把这个类的对象作为key，一个序列号作为value。

　　这时候我们就必须100%确定地知道一个特定对象的序列号什么时候不再需要（比如对象的生命周期已经结束，就不再需要它的序列号属性），这样我们就可以从map中移除它的entry。

 

　　如果我们在应当移除引用的时候没有移除，垃圾回收将一直不会回收这个对象，引起内存泄露。

　　而如果我们过早地移除了我们还在使用的对象的引用，又会发现自己丢失了信息。

　　这些都是C/C++程序员经常会遇到的问题。而我们用的是Java，我们还要考虑这些，岂不是闹复杂了？

 

　　强引用另一个常见的问题是缓存问题。

　　比方说，图像的缓存。图像缓存应当阻止我们重复载入图像。

　　所以图像缓存保存有内存中已有的所有图像的引用，如果使用通常的强引用，强引用本身会使得图像一直存留在内存中，这样就使得程序员像上面一样，必须自己决定什么时候移除缓存中的引用，这样对象才能被垃圾回收机制回收。

　　这样你就又放弃了让GC自己管理垃圾回收的机制，而开始手动地管理内存。

 

引用对象类

　　Java的引用对象类在包java.lang.ref下。

　　http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/ref/package-summary.html#package_description

 

　　其中包含了三种显式的引用类型（也即是Reference类的三个子类）：

　　SoftReference

　　WeakReference

　　PhantomReference

 

　　一个引用对象（reference object）（即以上三种引用类型的对象）封装了一个对其他对象的引用（称作referent）。

　　引用对象提供了对referent的clean和get操作，但是不提供set操作。

　　引用对象本身可以像其他一般的对象一样被检查和操纵。

 

　　三种类型的引用定义了三种不同层次的可达性级别，由强到弱排列如下：

　　SoftReference >WeakReference >PhantomReference

　　越弱表示对垃圾回收器的限制越少，对象越容易被回收。

 

SoftReference

　　SoftReference用来实现一些内存敏感的缓存(Soft references are for implementing memory-sensitive caches)，只要内存空间足够，对象就会保持不被回收。

　　反之，当宿主进程的内存空间不足时，对象就会被GC回收。

　　所以SoftReference意味着：hold on until you can’t.

WeakReference

　　WeakReference可以用来实现一些规范化映射（WeakHashMap），其中key或者value当它们不再被引用时可以自动被回收。

　　当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。

　　这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

PlantomReference

　　PlantomReference和WeakReference一样，也不会介入引用对象的生命周期。

　　PhantomReference用来调度一些预验清理动作，提供比Java清理机制更灵活的处理方式。（Phantom references are for scheduling pre-mortem cleanup actions in a more flexible way than is possible with the Java finalization mechanism.）

　　PlantomReference比较特殊，它的get方法总是返回null，所以你得不到它引用的对象。

　　它保存ReferenceQueue中的轨迹。

　　它允许你知道对象何时从内存中移除。

OK，以上是别人的文章，是不是看完还是有些不理解或者不太会用，我们用弱引用做个示例，来看代码：

public static class Sub{        @Override        public String toString(){            return "sub";        }    }    public static class Parent extends Sub{        public Parent(Sub sub){            super();        }        public Parent(){                    }        @Override        public String toString(){            return "parent";        }    }    public static void main(String[] args) {        Sub sub = new Sub();        ReferenceQueue<Parent> rq = new ReferenceQueue<Parent>();        WeakReference<Parent> wr = new WeakReference<Parent>(new Parent(sub),rq);//        Parent wr = new Parent(sub);        sub = null;        System.gc();        System.out.println(wr.get());//null 因为被gc了        System.out.println((WeakReference<Parent>)rq.poll());//java.lang.ref.WeakReference@15db9742    }

有一个类Parent，有一个子类Sub，现在如果我们这样写：

Sub sub = new Sub();Parent parent = new Parent(sub);

那这就是强引用，当我们写到

sub = null;
System.gc();

这样sub再去访问sub自然是null，但是sub指向的堆空间的对象是null吗，parent指向的堆空间的对象是null吗？不是的，想要parent也被gc怎么办呢？我们在sub=null;后面加上：

parent = null，sub指向的堆空间和parent指向的堆空间就会因为不可达而被gc。

那弱引用是怎么回事呢？

和上方代码一样，先创建一个引用队列ReferenceQueue：

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

再创建一个弱引用：

WeakReference<Parent> wr = new WeakReference<Parent>(new Parent(sub),rq);

当sub=null时，弱引用就会被gc，然后出现在引用队列，所以rq.poll()就可以获取到已经被gc的弱引用类型。

那为什么这里wr会被gc呢？因为当sub=null时，sub之前指向的堆里的对象就只被一个弱引用wr依赖了，然而弱引用wr没有被引用，因此wr被gc，被wr依赖的sub之前指向的堆对象也被gc。这就是弱引用的好处，垃圾回收器会帮你来决定引用的对象何时回收并且将对象从内存移除。

最后附上一张图，四种引用与gc的关系：