Java中三個引用類SoftReference 、 WeakReference 和 PhantomReference的區別

轉載:http://blog.csdn.net/mxbhxx/article/details/9111711

1. Strong Reference

    StrongReference 是 Java 的默認引用實現,  它會盡可能長時間的存活于 JVM 內, 當沒有任何對象指向它時 GC 執行后將會被回收
1.  @Test  
2.  public void strongReference() {  
3.  Object referent = new Object();  

5.  /** 
6.  * 通過賦值創建 StrongReference  
7.  */  
8.  Object strongReference = referent;  

10.  assertSame(referent, strongReference);  

12.  referent = null;  
13.  System.gc();  

15.  /** 
16.  * StrongReference 在 GC 后不會被回收 
17.  */  
18.  assertNotNull(strongReference);  
19.  }  

2. WeakReference & WeakHashMap

WeakReference, 顧名思義, 是一個弱引用, 當所引用的對象在 JVM 內不再有強引用時, GC 后 weak reference 將會被自動回收

1.  @Test  
2.  public void weakReference() {  
3.  Object referent = new Object();  
4.  WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(referent);  

6.  assertSame(referent, weakRerference.get());  

8.  referent = null;  
9.  System.gc();  

11.  /** 
12.  * 一旦沒有指向 referent 的強引用, weak reference 在 GC 后會被自動回收 
13.  */  
14.  assertNull(weakRerference.get());  
15.  }  

WeakHashMap 使用 WeakReference 作為 key, 一旦沒有指向 key 的強引用, WeakHashMap 在 GC 后將自動刪除相關的 entry

1.  @Test  
2.  public void weakHashMap() throws InterruptedException {  
3.  Map<Object, Object> weakHashMap = new WeakHashMap<Object, Object>();  
4.  Object key = new Object();  
5.  Object value = new Object();  
6.  weakHashMap.put(key, value);  

8.  assertTrue(weakHashMap.containsValue(value));  

10.  key = null;  
11.  System.gc();  

13.  /** 
14.  * 等待無效 entries 進入 ReferenceQueue 以便下一次調用 getTable 時被清理 
15.  */  
16.  Thread.sleep(1000);  

18.  /** 
19.  * 一旦沒有指向 key 的強引用, WeakHashMap 在 GC 后將自動刪除相關的 entry 
20.  */  
21.  assertFalse(weakHashMap.containsValue(value));  
22.  }  

3. SoftReference

SoftReference 于 WeakReference 的特性基本一致, 最大的區別在于 SoftReference 會盡可能長的保留引用直到 JVM 內存不足時才會被回收(虛擬機保證), 這一特性使得 SoftReference 非常適合緩存應用

1.  @Test  
2.  public void softReference() {  
3.  Object referent = new Object();  
4.  SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(referent);  

6.  assertNotNull(softRerference.get());  

8.  referent = null;  
9.  System.gc();  

11.  /** 
12.  *  soft references 只有在 jvm OutOfMemory 之前才會被回收, 所以它非常適合緩存應用 
13.  */  
14.  assertNotNull(softRerference.get());  
15.  }  

4. PhantomReference

   最關鍵的來了, Phantom Reference(幽靈引用) 與 WeakReference 和 SoftReference 有很大的不同,  因為它的 get() 方法永遠返回 null, 這也正是它名字的由來
1.  @Test  
2.  public void phantomReferenceAlwaysNull() {  
3.  Object referent = new Object();  
4.  PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(referent, new ReferenceQueue<Object>());  

6.  /** 
7.  * phantom reference 的 get 方法永遠返回 null  
8.  */  
9.  assertNull(phantomReference.get());  
10.  }

諸位可能要問, 一個永遠返回 null 的 reference 要來何用, 請注意構造 PhantomReference 時的第二個參數 ReferenceQueue(事實上 WeakReference & SoftReference 也可以有這個參數),
PhantomReference 唯一的用處就是跟蹤 referent 何時被 enqueue 到 ReferenceQueue 中.

5. RererenceQueue

當一個 WeakReference 開始返回 null 時, 它所指向的對象已經準備被回收, 這時可以做一些合適的清理工作. 將一個 ReferenceQueue 傳給一個 Reference 的構造函數, 當對象被回收時, 虛擬機會自動將這個對象插入到 ReferenceQueue 中, WeakHashMap 就是利用 ReferenceQueue 來清除 key 已經沒有強引用的 entries.

Java代碼

1.  @Test  
2.  public void referenceQueue() throws InterruptedException {  
3.  Object referent = new Object();       
4.  ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();  
5.  WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<Object>(referent, referenceQueue);  

7.  assertFalse(weakReference.isEnqueued());  
8.  Reference<? extends Object> polled = referenceQueue.poll();  
9.  assertNull(polled);  

11.  referent = null;  
12.  System.gc();  

14.  assertTrue(weakReference.isEnqueued());  
15.  Reference<? extends Object> removed = referenceQueue.remove();  
16.  assertNotNull(removed);  
17.  }  
  1. PhantomReference vs WeakReference

PhantomReference 有兩個好處, 其一, 它可以讓我們準確地知道對象何時被從內存中刪除, 這個特性可以被用于一些特殊的需求中(例如 Distributed GC, XWork 和 google-guice 中也使用 PhantomReference 做了一些清理性工作).

其二, 它可以避免 finalization 帶來的一些根本性問題, 上文提到 PhantomReference 的唯一作用就是跟蹤 referent 何時被 enqueue 到 ReferenceQueue 中, 但是 WeakReference 也有對應的功能, 兩者的區別到底在哪呢 ?
這就要說到 Object 的 finalize 方法, 此方法將在 gc 執行前被調用, 如果某個對象重載了 finalize 方法并故意在方法內創建本身的強引用, 這將導致這一輪的 GC 無法回收這個對象并有可能
引起任意次 GC, 最后的結果就是明明 JVM 內有很多 Garbage 卻 OutOfMemory, 使用 PhantomReference 就可以避免這個問題, 因為 PhantomReference 是在 finalize 方法執行后回收的,也就意味著此時已經不可能拿到原來的引用, 也就不會出現上述問題, 當然這是一個很極端的例子, 一般不會出現.

  1. 小結
    一般的應用程序不會涉及到 Reference 編程, 但是了解這些知識會對理解 GC 的工作原理以及性能調優有一定幫助, 在實現一些基礎性設施比如緩存時也可能會用到, 希望本文能有所幫助.
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