Java引用类型

导读

引用类型

Java为每种基本类型都提供了对应的封装类型,分别为:Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean。引用类型是一种对象类型,它的值是指向内存空间的引用,就是地址。(操作内存中元素的方式)

在Java中提供了四个级别的引用:强引用、软引用、弱引用、虚引用。在这四个引用类型中,只有强引用java.lang.ref.FinalReference类是包内可见,其他三种引用类型均为public,可以在应用程序中直接使用。引用类型的类结构如图所示。

引用类型

强引用(FinalReference)

Java中默认声明的就是强引用,比如:

Object obj = new Object(); //只要obj还指向Object对象,Object对象就不会被回收
obj = null;  //手动置null

只要强引用存在,垃圾回收器将永远不会回收被引用的对象,哪怕内存不足时,JVM也会直接抛出OutOfMemoryError,也不会去回收强引用的对象。如果想中断强引用与对象之间的联系,可以显示的将强引用赋值为null,这样一来,JVM就可以适时的回收对象了。

强引用的特点:

  • 强引用可以直接访问目标对象。
  • 强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收。JVM宁愿抛出OOM异常,也不会回收强引用所指向的对象。
  • 强引用可能导致内存泄漏。

软引用(SoftReference)

软引用是除了强引用外,最强的引用类型。可以通过java.lang.ref.SoftReference使用软引用。在内存足够的时候,软引用对象不会被回收只有在内存不足时,系统则会回收软引用对象,如果回收了软引用对象之后仍然没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常。这种特性常常被用来实现缓存技术,比如网页缓存,图片缓存等对内存敏感的高速缓存。

SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用, 该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说,一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后,在垃圾线程对 这个Java对象回收前,SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。一旦垃圾线程回收该Java对象之后,get()方法将返回null。

下面举一个例子说明软引用的使用方法。
在IDE设置参数 -Xmx2m -Xms2m规定堆内存大小为2m。

 @Test
    public void test3(){
        MyObject obj = new myObject();
        SoftReference sf = new SoftReference<>(obj);
        obj = null;
        System.gc();
//        byte[] bytes = new byte[1024*100];
//        System.gc();
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
    }

运行结果:

是否被回收cn.zyzpp.MyObject@42110406

现在打开被注释掉的new byte[1024*100]语句,这条语句请求一块大的堆空间,使堆内存使用紧张。并显式的再调用一次GC,结果如下:

是否被回收null

说明在系统内存紧张的情况下,软引用被回收。

弱引用(WeakReference)

弱引用的引用强度比软引用要更弱一些,无论内存是否足够,只要 JVM 开始进行垃圾回收,那些被弱引用关联的对象都会被回收。用java.lang.ref.WeakReference实例来保存对一个Java对象的弱引用。

 public void test3(){
        MyObject obj = new MyObject();
        WeakReference sf = new WeakReference(obj);
        obj = null;
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
        System.gc();
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
    }

运行结果:

是否被回收cn.zyzpp.MyObject@42110406
是否被回收null

软引用,弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据,如果这么做,当系统内存不足时,这些缓存数据会被回收,不会导致内存溢出。而当内存资源充足时,这些缓存数据又可以存在相当长的时间,从而起到加速系统的作用。

虚引用(PhantomReference)

虚引用是最弱的一种引用关系,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,它随时可能会被回收,用java.lang.ref.PhantomReference类来表示,通过查看这个类的源码,发现它只有一个构造函数和一个 get() 方法,而且它的 get() 方法仅仅是返回一个null,也就是说将永远无法通过虚引用来获取对象,虚引用必须要和 ReferenceQueue 引用队列一起使用,它的作用在于跟踪垃圾回收过程。

public class PhantomReference<T> extends Reference<T> {
    /**
     * Returns this reference object's referent.  Because the referent of a
     * phantom reference is always inaccessible, this method always returns
     * <code>null</code>.
     *
     * @return  <code>null</code>
     */
    public T get() {
        return null;
    }
    public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
        super(referent, q);
    }
}

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,就会在垃圾回收后,销毁这个对象,将这个虚引用加入引用队列。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。如果程序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。

public void test3(){
        MyObject obj = new MyObject();
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference sf = new PhantomReference<>(obj,referenceQueue);
        obj = null;
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
        System.gc();
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
    }

运行结果:

是否被回收null
是否被回收null

引用队列(ReferenceQueue)

引用队列由ReferenceQueue类表示,它用于保存被回收后对象的引用。当联合使用软引用、弱引用和引用队列时,系统在回收被引用的对象之后,将把它所回收对象对应的引用添加到关联的引用队列中。而虚引用在对象被释放之前,将把它对应的虚引用添加到它关联的引用队列中,这样就可以在对象被回收之前采取一些必要的措施。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
SoftReference ref = new SoftReference(aMyObject, queue); 

与软引用、弱引用不同,虚引用必须和引用队列一起使用

ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference sf = new PhantomReference<>(obj,referenceQueue);

Android中有哪些软引用的使用场景?

利用软引用、弱引用的机制可以进行OOM等优化:

  • 若项目用到大量的默认图片,而这些图片在很多地方会用到,如果每次都去读取图片,由于读取文件需要硬件操作,速度较慢,会导致性能较低。所以我们考虑将图片缓存起来,需要的时候直接从内存中读取。但是,由于图片占用内存空间比较大,缓存很多图片需要很多的内存,就可能比较容易发生OOM异常。这时,我们可以考虑使用软引用技术来避免这个问题发生。
//定义一个HashMap,保存软引用对象。
private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
//定义一个方法,保存Bitmap的软引用到HashMap。
 public void addBitmapToCache(String path) {
        // 强引用的Bitmap对象
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
        // 软引用的Bitmap对象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
        // 添加该对象到Map中使其缓存
        imageCache.put(path, softBitmap);
    }
//获取的时候,通过SoftReference的get()方法得到Bitmap对象。
 public Bitmap getBitmapByPath(String path) {
        // 从缓存中取软引用的Bitmap对象
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
        // 判断是否存在软引用
        if (softBitmap == null) {
            return null;
        }
        // 取出Bitmap对象,如果由于内存不足Bitmap被回收,将取得空
        Bitmap bitmap = softBitmap.get();
        return bitmap;
    }

最后取出时,一定要进行非空判断,Java代码一定要坚持不信任原则,避免空指针。

  • imageloder在处理缓存优化时也是用到了软引用。
  • 在Snackbar源码中也使用了弱引用WeakReference,用来管理Snackbar。
  • 在UniversalImageLoader 源码中也使用了软引用、弱引用
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