Java对象引用二：对象的强、软、弱和虚引用

摘自：http://blog.csdn.net/ocean181/article/details/7232759

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。

一、强引用
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。 

例如：  

Object o=new Object();
Object o1=o;

 上面代码中第一句是在heap堆中创建新的Object对象通过o引用这个对象，第二句是通过o建立o1到new Object()这个heap堆中的对象的引用，这两个引用都是强引用.只要存在对heap中对象的引用，gc就不会收集该对象.如果通过如下代码：

o=null;
o1=null;

 

如果显式地设置o和o1为null，或超出范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以收集它了。可以收集并不等于就一会被收集，什么时候收集这要取决于gc的算法，这要就带来很多不确定性。例如你就想指定一个对象，希望下次gc运行时把它收集了，那就没办法了，有了其他的三种引用就可以做到了。其他三种引用在不妨碍gc收集的情况下，可以做简单的交互。

heap中对象有强可及对象、软可及对象、弱可及对象、虚可及对象和不可到达对象。应用的强弱顺序是强、软、弱、和虚。对于对象是属于哪种可及的对象，由他的最强的引用决定。如下：

String abc=new String("abc");  //1
SoftReference<String> abcSoftRef=new SoftReference<String>(abc);  //2
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc); //3
abc=null; //4
abcSoftRef.clear();//5

  上面的代码中：

    第一行在heap对中创建内容为“abc”的对象，并建立abc到该对象的强引用,该对象是强可及的。

    第二行和第三行分别建立对heap中对象的软引用和弱引用，此时heap中的对象仍是强可及的。

    第四行之后heap中对象不再是强可及的，变成软可及的。同样第五行执行之后变成弱可及的。

 

二、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。

 

软引用是主要用于内存敏感的高速缓存。在jvm报告内存不足之前会清除所有的软引用，这样以来gc就有可能收集软可及的对象，可能解决内存吃紧问题，避免内存溢出。什么时候会被收集取决于gc的算法和gc运行时可用内存的大小。当gc决定要收集软引用是执行以下过程,以上面的abcSoftRef为例：

    1 首先将abcSoftRef的referent设置为null，不再引用heap中的new String("abc")对象。

    2 将heap中的new String("abc")对象设置为可结束的(finalizable)。

    3 当heap中的new String("abc")对象的finalize()方法被运行而且该对象占用的内存被释放， abcSoftRef被添加到它的ReferenceQueue中。

   注:对ReferenceQueue软引用和弱引用可以有可无，但是虚引用必须有，参见：   

Reference(T paramT, ReferenceQueue<? super T>paramReferenceQueue)

 

被 Soft Reference 指到的对象，即使没有任何 Direct Reference，也不会被清除。一直要到 JVM 内存不足且 没有 Direct Reference 时才会清除，SoftReference 是用来设计 object-cache 之用的。如此一来 SoftReference 不但可以把对象 cache 起来，也不会造成内存不足的错误 （OutOfMemoryError）。我觉得 Soft Reference 也适合拿来实作 pooling 的技巧。 

 A obj = new A();
Refenrence sr = new SoftReference(obj);

//引用时
if(sr!=null){
    obj = sr.get();
}else{
    obj = new A();
    sr = new SoftReference(obj);
}

 

三、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。 

 

当gc碰到弱可及对象，并释放abcWeakRef的引用，收集该对象。但是gc可能需要对此运用才能找到该弱可及对象。通过如下代码可以了明了的看出它的作用： 

String abc=new String("abc");
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc);
abc=null;
System.out.println("before gc: "+abcWeakRef.get());
System.gc();
System.out.println("after gc: "+abcWeakRef.get());

 

运行结果:    

before gc: abc    

after gc: null   

gc收集弱可及对象的执行过程和软可及一样，只是gc不会根据内存情况来决定是不是收集该对象。

如果你希望能随时取得某对象的信息，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象，而不是用一般的 reference。

A obj = new A();

    WeakReference wr = new WeakReference(obj);

    obj = null;

    //等待一段时间，obj对象就会被垃圾回收
　　...

　　if (wr.get()==null) {
　　System.out.println("obj 已经被清除了 ");
　　} else {
　　System.out.println("obj 尚未被清除，其信息是 "+obj.toString());
　　}
　　...
}

 在此例中，透过 get() 可以取得此 Reference 的所指到的对象，如果返回值为 null 的话，代表此对象已经被清除。 

这类的技巧，在设计 Optimizer 或 Debugger 这类的程序时常会用到，因为这类程序需要取得某对象的信息，但是不可以 影响此对象的垃圾收集。 

 

四、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。 

建立虚引用之后通过get方法返回结果始终为null,通过源代码你会发现,虚引用通向会把引用的对象写进referent,只是get方法返回结果为null.先看一下和gc交互的过程在说一下他的作用.

  1 不把referent设置为null, 直接把heap中的new String("abc")对象设置为可结束的(finalizable).

  2 与软引用和弱引用不同, 先把PhantomRefrence对象添加到它的ReferenceQueue中.然后在释放虚可及的对象. 

   你会发现在收集heap中的new String("abc")对象之前,你就可以做一些其他的事情.通过以下代码可以了解他的作用.

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.reflect.Field;

public class Test {
    public static boolean isRun = true;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String abc = new String("abc");
        System.out.println(abc.getClass() + "@" + abc.hashCode());
        final ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<String>();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (isRun) {
                    Object o = referenceQueue.poll();
                    if (o != null) {
                        try {
                            Field rereferent = Reference.class
                                    .getDeclaredField("referent");
                            rereferent.setAccessible(true);
                            Object result = rereferent.get(o);
                            System.out.println("gc will collect:"
                                    + result.getClass() + "@"
                                    + result.hashCode());
                        } catch (Exception e) {

                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }.start();
        PhantomReference<String> abcWeakRef = new PhantomReference<String>(abc,
                referenceQueue);
        abc = null;
        Thread.currentThread().sleep(3000);
        System.gc();
        Thread.currentThread().sleep(3000);
        isRun = false;
    }

}

  结果为

class java.lang.String@96354