老徐和阿珍的故事:Java的强引用、软引用、弱引用、虚引用,傻傻分不清楚

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万猫学社 发表于 2022/03/26 16:43:18 2022/03/26
【摘要】 阿珍:“老徐,你这茶杯了泡的什么?红红的。” 老徐:“这是枸杞呀。” 阿珍:“枸杞?你最近什么干多了,这么虚!” 老徐:“怎么可能?看我这身体,不弱的好吧!” 阿珍一脸坏笑地说:“那就是软了。” 老徐的老脸一红,辩解到:“我这是养养生,我很强的,好吧。”

人物背景

老徐,男,本名徐福贵,从事Java相关研发工作多年,职场老油条,摸鱼小能手,虽然岁数不大但长的比较着急,人称老徐。据说之前炒某币败光了所有家产,甚至现在还有欠债。

阿珍,女,本名陈家珍,刚刚入职不久的实习生,虽然是职场菜鸟但聪明好学。据说是学校的四大校花之一,追求她的人从旺角排到了铜锣湾,不过至今还单身。

阿珍:“老徐,你这茶杯了泡的什么?红红的。”
老徐:“这是枸杞呀。”
阿珍:“枸杞?你最近什么干多了,这么!”
老徐:“怎么可能?看我这身体,不的好吧!”
阿珍一脸坏笑地说:“那就是了。”
老徐的老脸一红,辩解到:“我这是养养生,我很的,好吧。”
看着老徐的窘态,阿珍笑出来声。老徐起身刚要走,阿珍一把拽住老徐,说:“跟你开玩笑呢,问你个正事,我一直分不清Java的强引用、软引用、弱引用、虚引用,给我讲讲呗。”
老徐立刻自信满满的坐下,说:“那你可问对人了,我对这方面颇有研究。这四种引用级别由高到低依次是:强引用、软引用、弱引用、虚引用。”

强引用(StrongReference)

强引用是Java中最常见的引用方式,99.99%用的都是强引用。我们创建了一个对象,并把它赋值给某一个变量,我们就可以通过这个变量操作实际的对象了,比如:

String name = "万猫学社";
System.out.println(name);

当一个对象被一个或者多个变量强引用时,它就是处于一个可达状态,不会被垃圾回收机制回收掉。即使在内存不够的情况下,Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError异常,也不会回收这样的对象。

软引用(SoftReference)

软引用是通过SoftReference类进行实现的,当一个对象只有软引用的时候,Java虚拟机的垃圾回收机制运行后,当内存空间足够时,它就不会被回收掉;当内存空间不够时,它就会被回收掉。比如:

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5]);
System.out.println("垃圾回收前:" + softReference.get());

//建议Java虚拟机执行垃圾回收
System.gc();

System.out.println("内存足够时,垃圾回收后:" + softReference.get());

byte[][] bytes = new byte[10][];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    bytes[i] = new byte[1024 * 1024 * 1];
}

System.out.println("内存不足时,垃圾回收后:" + softReference.get());

在运行时加入-Xmx15M (设置Java堆的最大内存为15M)和-XX:+PrintGC(开启垃圾回收的日志打印)参数,我们就可以看到下面的结果:

垃圾回收前:[B@1de0aca6
[GC (System.gc())  9173K->6495K(15872K), 0.0033951 secs]
[Full GC (System.gc())  6495K->6434K(15872K), 0.0149312 secs]
内存足够时,垃圾回收后:[B@1de0aca6
[GC (Allocation Failure)  9588K->9570K(15872K), 0.0013485 secs]
[Full GC (Ergonomics)  9570K->9506K(15872K), 0.0032467 secs]
[Full GC (Ergonomics)  12659K->12549K(15872K), 0.0083257 secs]
[Full GC (Ergonomics)  13573K->13573K(15872K), 0.0043525 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  13573K->8435K(15872K), 0.0065695 secs]
内存不足时,垃圾回收后:null

可以看到,当内存空间足够时,软引用的对象不会被回收掉;当内存空间不够时,软引用的对象就会被回收掉。

弱引用(WeakReference)

弱引用是通过WeakReference类进行实现的,弱引用和软引用很类似,但是比软引用的级别更低。当一个对象只有弱引用的时候,Java虚拟机的垃圾回收机制运行后,无论内存是否足够,它都会被回收掉。比如:

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5]);
System.out.println("垃圾回收前:" + weakReference.get());

//建议Java虚拟机执行垃圾回收
System.gc();

System.out.println("内存足够时,垃圾回收后:" + weakReference.get());

同样的,在运行时加入-Xmx15M (设置Java堆的最大内存为15M)和-XX:+PrintGC(开启垃圾回收的日志打印)参数,我们就可以看到下面的结果:

垃圾回收前:[B@1de0aca6
[GC (System.gc())  9150K->6481K(15872K), 0.0015689 secs]
[Full GC (System.gc())  6481K->1317K(15872K), 0.0062846 secs]
内存足够时,垃圾回收后:null

可以看到,即使在内存足够的时候,弱引用的对象也会被回收掉。

虚引用(PhantomReference)

虚引用通过PhantomReference类进行实现的,虚引用完全类似于没有引用。如果一个对象只有一个虚引用,那么它就是和没有引用差不多。虚引用主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态,虚引用不能单独使用,必须和引用队列(ReferenceQueue)一起使用。我们不能通过虚引用获取到被引用的对象,只有在该对象被回收后,该对象的虚引用会被放到和虚引用关联的引用队列中,比如:

ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> phantomReference = new PhantomReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5], referenceQueue);

System.out.println("垃圾回收前:" + phantomReference.get());

byte[][] bytes = new byte[10][];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    bytes[i] = new byte[1024 * 1024 * 1];
}

System.out.println("垃圾回收后:" + referenceQueue.poll());

同样的,在运行时加入-Xmx15M (设置Java堆的最大内存为15M)和-XX:+PrintGC(开启垃圾回收的日志打印)参数,我们就可以看到下面的结果:

垃圾回收前:null
[GC (Allocation Failure)  9068K->6517K(15872K), 0.0019272 secs]
[GC (Allocation Failure)  9713K->9621K(15872K), 0.0015966 secs]
[Full GC (Ergonomics)  9621K->9506K(15872K), 0.0092758 secs]
垃圾回收后:java.lang.ref.PhantomReference@1de0aca6

可以看到,不能通过虚引用获取到被引用的对象,在该对象被回收后,可以从引用队列中获取对应的虚引用。

老徐看着阿珍一脸懵逼的样子说:“小朋友,你是不是有很多问号?”“信息量有点大,我得慢慢消化消化。”阿珍回答到。老徐说:“没关系,我给你简单总结一下,很方便理解和记忆。”

总结

  • 强引用:Java中最常见的引用方式,即使内存不足也不会被垃圾回收。
  • 软引用:当内存不足时,垃圾回收机制运行后对象被回收。
  • 弱引用:无论内存是否足够,垃圾回收机制运行后对象被回收。
  • 虚引用:主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态,必须和引用队列一起使用。
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