关于Java中的四种引用

Java中的四种引用强、软、弱和虚引用，对应的生命周期：强>软>弱>虚引用.
除强引用外，其他3种引用都需要与ReferenceQueue联合使用，当引用被垃圾回收机制回收的时候，引用会自动放入ReferenceQueue 中.

WeakReference和SoftReference可以用来做Cashe, 文章第二段引用了Java Eye文章，介绍Google collection的MapMaker方便生成ConcurrentMap, 可以方便的设置map中expireddate的时间，实现cache功能。

1．强引用
    本章前文介绍的引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。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。

2．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。

3．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。

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。
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。

摘录：JAVA EYE http://www.iteye.com/topic/670414

仔细研究了刚发布1.0版本的Google Collections，被其中的MapMaker震惊，这不就是我梦寐以求的Concurrent Map神器吗？如果Google Collection在5年前就发布该有多好？！废话少讲，邀请大家一起来观赏一下什么是MapMaker。

Hashtable太老土啦，线程安全我都用ConcurrentHashMap。什么？现在流行MapMaker?

JDK 1.5引入的ConcurrentHashMap由于其精巧的设计，更高的并发性能，捕获了大家的心，在并发场景中出场率极高，但随着深入的使用，很快的 就发现了其中的不足。例如在以Map作为Cache的典型场景中，我们都需要有元素过期的处理，WeakHashMap是这方面的高手，但其在并发方面有 点菜（非线程安全），当我们想让这两位大将同时上场的时候，就只能抓耳搔腮了。

Google Collections中的MapMaker融合了Weak Reference，线程安全，高并发性能，异步超时清理，自定义构建元素等强大功能于一身。（注）

常阅读优秀源代码的童鞋都知道，一般叫Maker的对象都是Builder模式，而这个MapMaker就是来"Build"Map的，下面的代 码展示了如何构建一个高并发性能，线程安全的WeakHashMap.

public
 
void
 testWeakKeys() 
throws
 Exception {
    ConcurrentMap<Key, Value> map = new
 MapMaker()
        .weakKeys() // 指定Map保存的Key为
WeakReference机制
        .makeMap();

    Key key = new
 Key();
    map.put(key, new
 Value()); 
// 加 入元素
    key = null
; 
// key变成 了WeakReference

    System.gc();// 触发垃圾回收
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);

    assertTrue(map.isEmpty()); // map
空了，因为WeakReference被回收
}

	public void testWeakKeys() throws Exception {
		ConcurrentMap<Key, Value> map = new MapMaker()
			.weakKeys() // 指定Map保存的Key为WeakReference机制
			.makeMap(); 

		Key key = new Key();
		map.put(key, new Value()); // 加入元素
		key = null; // key变成了WeakReference

		System.gc();// 触发垃圾回收
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);

		assertTrue(map.isEmpty()); // map空了，因为WeakReference被回收
	}

 

是不是够简单？他不仅支持WeakKeys，还支持WeakValues。

 

public
 
void
 testWeakValues() 
throws
 Exception {
    ConcurrentMap<Key, Value> map = new
 MapMaker()
        .weakValues() // 指定Map保存的
Value为WeakReference机制
        .makeMap();

    Key key = new
 Key();
    Value value = new
 Value();
    map.put(key, value); // 加入元素
    key = null
; 
// Key成 了WeakReference

    System.gc();// 触发垃圾回收
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);

    assertFalse(map.isEmpty()); // map
里的东西还在，因为Value还是StrongReference

    value = null
; 
// 这次 value也变成了WeakReference

    System.gc(); // 触发垃圾回收
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);

    assertTrue(map.isEmpty()); // map
真空了，因为Value是WeakReference被回收
}

	public void testWeakValues() throws Exception {
		ConcurrentMap<Key, Value> map = new MapMaker()
			.weakValues() // 指定Map保存的Value为WeakReference机制
			.makeMap(); 

		Key key = new Key();
		Value value = new Value();
		map.put(key, value); // 加入元素
		key = null; // Key成了WeakReference
		
		System.gc();// 触发垃圾回收
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);
		
		assertFalse(map.isEmpty()); // map里的东西还在，因为Value还是StrongReference
		
		value = null; // 这次value也变成了WeakReference

		System.gc(); // 触发垃圾回收
		TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);

		assertTrue(map.isEmpty()); // map真空了，因为Value是WeakReference被回收
	}

 

还可以选用SoftKeys，和SoftValues，随意组合，比只能WeakKey的WeakHashMap扩展性强太多了。

 

再来看看On-demand value computation，自定义构建元素。想象下面的场景，你要为一个查询学生信息的DAO增加结果缓存，并且结果超过60秒过期，我们可以用装饰模式结 合MapMaker简单的实现。

 

interface
 StudentDao {
    Information query(String name);
}

class
 StudentDaoImpl 
implements
 StudentDao {
    // 真正去查数据库的实现类 代码省略
}
// 装饰器
class
 CachedStudentDao 
implements
 StudentDao {
    private
 
final
 StudentDao studentDao;
    private
 
final
 ConcurrentMap<String, Information> cache;

    private
 CachedStudentDao(
final
 StudentDao studentDao) {
        Preconditions.checkNotNull(studentDao, "studentDao"
);
        this
.studentDao = studentDao;

        this
.cache = 
new
 MapMaker() 
// 构建一个 computingMap
            .expiration(60
, TimeUnit.SECONDS) 
// 元素60秒过期
            .makeComputingMap(new
 Function<String, Information>(){
                @Override
                public
 Information apply(String name) {
                    return
 studentDao.query(name);
                }
            });
            // 传入匿名Function自定义缓存的初始
化。如果缓存中没有name对应的数据，则调用真正的dao去数据库 查找数据，同时缓存结果。
    }

    @Override
    public
 Information query(String name) {
        return
 cache.get(name); 
// 从computing cache中取结果
    }
}

public
 
void
 test() {
    StudentDao cachedStudentDao = new
 CachedStudentDao(studentDaoImpl);
    // 装饰了studenDaoImpl的
cachedStudentDao具备了缓存结果的能力。
}

	interface StudentDao {
		Information query(String name);
	}
	
	class StudentDaoImpl implements StudentDao {
		// 真正去查数据库的实现类 代码省略
	}
	// 装饰器
	class CachedStudentDao implements StudentDao {
		private final StudentDao studentDao;
		private final ConcurrentMap<String, Information> cache;

		private CachedStudentDao(final StudentDao studentDao) {
			Preconditions.checkNotNull(studentDao, "studentDao");
			this.studentDao = studentDao;
			
			this.cache = new MapMaker() // 构建一个 computingMap
				.expiration(60, TimeUnit.SECONDS) // 元素60秒过期
				.makeComputingMap(new Function<String, Information>(){
					@Override
					public Information apply(String name) {
						return studentDao.query(name);
					}
				});
				// 传入匿名Function自定义缓存的初始化。如果缓存中没有name对应的数据，则调用真正的dao去数据库查找数据，同时缓存结果。
		}

		@Override
		public Information query(String name) {
			return cache.get(name); // 从computing cache中取结果
		}
	}
	
	public void test() {
		StudentDao cachedStudentDao = new CachedStudentDao(studentDaoImpl);
		// 装饰了studenDaoImpl的cachedStudentDao具备了缓存结果的能力。
	}

 

线程安全，高并发性能，元素过期都实现了，并且代码很简洁。多亏了MapMaker，脏活、累活，就交给它啦。不过要注意的是，要遵循 ConcurrentHashMap的规范，其不允许有Null的Key和Value。如果查询出来的结果可能为Null的，可用简单的包装类包装一下， 这里不给出代码了。