ANDROID垃圾回收器机制和强引用、软引用、弱引用、虚引用

本文深入探讨了Android系统的内存管理机制及垃圾回收(GC)原理。解释了Dalvik虚拟机如何分配内存,并介绍了GC的工作原理及其采用的不同方法,如引用计数法。此外,还详细说明了强引用、软引用、弱引用和虚引用的区别及其应用场景。

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           先说一下GabageCollection:

           GC是垃圾收集的意思(GabageCollection)。和JAVA一样,ANDROID系统也是由GC来自动回收内存的。android中一个应用的启动,android系统都会为这个应用分配一个dalivk虚拟机,以便这个应用运行在这个独立的虚拟机上,可是一个虚拟机内存大小一般也是限制的(20M左右)。可见,一个应用的运行所申请的内存不可能无限大的。

        通常,GC是在一个单独的比较低优先 级线程中运行。这样其内存的释放就交给了GC来处理,GC会实时监测并释放“无效”的内存。这里关键字“无效”就引起了我们的注意,什么内存单元是无效的呢?一般GC采用的办法是引用计数法来判断一个内存单元(一个变量)是否是无效的内存,其实很多系统都采用了这种办法,比如Cocos2D这个游戏开发的引擎也采用了这种引用计数法。引用计数法简单的说就是指一个变量或是一块内存当前被引用的次数,如果引用的次数等于0,则可以表示这个变量或是这块内存没有被引用了,那么GC“很可能”就会去释放他了。这里要提一下:“很可能”呢?我觉得这是最贴近实时的,首先GC运行在一个优先级较低的线程;其次GC回收的具体工作也是相当复杂的(这里要注意:引用计数法只是GC中的一个常用的方法,GC对内存管理的方法都很复杂,比如还会用到年代方法等,自己可以去研究研究),比如同时需要释放大量内存时候,并且CPU资源有相对很紧张,GC可能就会选择性的释放一些内存资源。那我们做android开发时候,就需要特别注意内存的引用,比如一个占用内存大的对象、以及一个bitmap对象,他们往往无用、又占用大量内存资源而GC又没有办法去释放,从而造成严重后果。一般的原则是:对占用大量内存的变量,使用完后主动将其置为NULL,可能的话主动调用一次GC:system.gc(),特别是一些static型的引用风险很大。

明白了GC以及引用计数法,下面来说一下几种引用:

强引用 SrongReference:

         一般我们常用到的引用就是强引用,比如上面提到的引用计数法里面的引用。

软引用 SoftReference:

        对于GC来说,SoftReference的强度明显低于SrongReference。SoftReference修饰的引用,其告诉GC:我是一个软引用,当内存不足的时候,我指向的这个内存是可以给你释放掉的。我们来看一下android系统中的一个使用实列(MessageItem.java):

    private SoftReference<Bitmap> mBitmapCache = new SoftReference<Bitmap>(null);
    public Bitmap getIpMessageBitmap() {
        return mBitmapCache.get();
    }
    public void setIpMessageBitmapCache(Bitmap bitmap) {
        if (null != bitmap) {
            mBitmapCache = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
        }
    }
        一般对于这种占用内存资源比较大的,又不是必要的变量;或者一些占用大量内存资源的一些缓存的变量,就需要考虑SoftReference。

弱引用WeakReference:

       对于GC来说,WeakReference的强度又明显低于SoftReferenceWeakReference修饰的引用,其告诉GC:我是一个弱引用,对于你的要求我没有话说,我指向的这个内存是可以给你释放掉的。我们来看一下android系统中的一个使用实列(InstalledAppDetails.java 这是一段停用一个APP的代码段,其中这个需要停用APP的InstalledAppDetails对象 在这里的引用就采用了弱引用):

    static class DisableChanger extends AsyncTask<Object, Object, Object> {
        final PackageManager mPm;
        final WeakReference<InstalledAppDetails> mActivity;
        final ApplicationInfo mInfo;
        final int mState;

        DisableChanger(InstalledAppDetails activity, ApplicationInfo info, int state) {
            mPm = activity.mPm;
            mActivity = new WeakReference<InstalledAppDetails>(activity);
            mInfo = info;
            mState = state;
        }
    }
虚引用PhantomReference:

      虚引用其实和上面讲到的各种引用不是一回事的,他主要是为跟踪一个对象何时被GC回收。在android里面也是有用到的:FileCleaner.java





     

<think>首先,用户的问题是:“我想了解C++中强引用弱引用的概念及用法请问C++强引用弱引用区别使用场景”。我需要基于系统级指令来回答。系统级指令的关键点:-所有行内数学表达式必须使用`$...$`格式。-独立公式必须使用`$$...$$`格式并单独成段。-LaTeX语法正确。-使用中文回答。-生成相关问题。-在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如`[^1]`。-回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。-参考提供的引用内容。提供的引用内容:-引用[1]:关于Java的四大引用类型,但用户问的是C++。-引用[2]:讨论C/C++的弱符号强符号,以及弱引用强引用。它说强引用如果未定义会报错,弱引用不会报错,链接器默认其为0。-引用[3]:关于Android引用,但提到弱引用软引用的区别。用户的问题是关于C++的强引用弱引用引用[2]直接相关,因为它讨论了C/C++中的弱符号强符号,并引入了弱引用强引用。在C++中,"强引用""弱引用"通常不是标准术语。C++标准库有智能指针,如`std::shared_ptr`(强引用`std::weak_ptr`(弱引用)。我需要确保回答准确。关键概念:-**强引用(StrongReference)**:在C++中,这通常指`std::shared_ptr`,它维护一个引用计数,对象只有在没有强引用时才会被销毁。-**弱引用(WeakReference)**:这指`std::weak_ptr`,它不增加引用计数,因此不会阻止对象被销毁。它可以用来检查对象是否还存在。使用场景:-强引用:用于共享所有权,确保对象存活。-弱引用:用于避免循环引用,例如在观察者模式或缓存中。引用[2]提到的是在链接阶段的符号引用,而不是运行时。它说:-强引用:如果未定义,链接时报错。-弱引用:如果未定义,不会报错,链接器默认其地址为0。这似乎是关于编译链接阶段的符号,而不是运行时的内存管理。用户的问题是“强引用弱引用区别使用场景”,在C++上下文中,通常指的是智能指针。我应该澄清这一点:-在C++中,"强引用""弱引用"可能有两层含义:1.编译/链接阶段:符号的强弱引用(如引用[2]所述)。2.运行时:智能指针的强弱引用(如`std::shared_ptr``std::weak_ptr`)。用户的问题可能指的是运行时内存管理,因为提到了“使用场景”。引用[2]讨论了符号引用,但我应该优先考虑常见的运行时含义。为了准确,我应该覆盖两个方面:1.编译/链接阶段的强弱引用(基于引用[2])。2.运行时的强弱引用(智能指针)。但用户指定了“C++强引用弱引用”,在标准C++中,运行时的是通过智能指针实现的。结构回答:-逐步解决问题。-先介绍概念。-解释区别。-讨论使用场景。-使用中文。-添加引用标识:引用[2]是主要来源。-生成相关问题。添加引用:在回答中,当引用内容时,在段落末尾添加`[^2]`。数学表达式:用户的问题不涉及数学,但如果有,要用`$...$`。例如,如果提到计数,可以用`$count$`。回答结构:1.介绍强引用弱引用在C++中的含义。2.解释编译/链接阶段的区别(基于引用[2])。3.解释运行时的区别(智能指针)。4.比较区别。5.讨论使用场景。6.生成相关问题。生成相关问题:在最后添加“§§相关问题§§”部分。确保真实可靠:基于C++标准。</think>### C++ 中强引用弱引用的概念及用法 在 C++ 中,“强引用弱引用”通常涉及两个层面:**编译/链接阶段**(符号引用**运行时内存管理**(智能指针)。我将逐步解释概念、区别使用场景,确保内容清晰可靠。 #### 1. **基本概念** - **强引用 (Strong Reference)**: - 在编译/链接阶段:强引用指向符号(如函数或变量)。如果该符号未定义,链接器会报错,导致编译失败[^2]。 - 在运行时(内存管理):这对应于 `std::shared_ptr`。强引用维护引用计数,对象只有在所有强引用释放后才会被销毁。例如: ```cpp std::shared_ptr<int> strongRef = std::make_shared<int>(42); // 强引用,增加引用计数 ``` 这里,`strongRef` 确保 `int` 对象存活,直到所有 `shared_ptr` 被释放。 - **弱引用 (Weak Reference)**: - 在编译/链接阶段:弱引用指向符号。如果符号未定义,链接器不会报错,而是默认其地址为 0(即 `nullptr`),程序可能运行时崩溃[^2]。 - 在运行时:这对应于 `std::weak_ptr`。弱引用不增加引用计数,因此不阻止对象销毁。它用于观察对象状态: ```cpp std::weak_ptr<int> weakRef = strongRef; // 弱引用,不增加引用计数 ``` 弱引用可以通过 `lock()` 方法转换为临时强引用来访问对象。 两者的核心区别在于**生命周期控制**:强引用“拥有”对象,确保其存活;弱引用“观察”对象,不参与所有权管理。 #### 2. **强引用弱引用的区别** 下表总结关键差异: | 特性 | 强引用 (e.g., `std::shared_ptr`) | 弱引用 (e.g., `std::weak_ptr`) | |--------------|----------------------------------|--------------------------------| | **引用计数** | 增加计数,阻止对象销毁 | 不增加计数,不阻止销毁 | | **访问对象** | 直接访问(通过 `operator*` 或 `operator->`) | 需先调用 `lock()` 转换为强引用 | | **编译/链接行为** | 符号未定义时报错 | 符号未定义时默认地址为 0,不报错[^2] | | **运行时安全性** | 高(对象始终有效) | 低(对象可能被销毁,需检查) | | **内存开销** | 较高(需维护计数控制块) | 较低(仅存储指针) | 数学上,引用计数模型可表示为: - 强引用:对象销毁条件为引用计数 $ \text{count} = 0 $。 - 弱引用:不影响 $ \text{count} $,仅当对象存在时可访问。 #### 3. **使用场景** - **强引用场景**: - **共享所有权**:多个对象需共同管理同一资源时,如共享配置数据或缓存。 ```cpp std::shared_ptr<Config> config = loadConfig(); // 多个模块共享 ``` - **避免拷贝**:大型对象(如图像)通过强引用传递,减少复制开销。 - **确保资源存活**:在 GUI 框架中,确保事件处理对象在回调期间不被销毁。 - **弱引用场景**: - **打破循环引用**:在父子对象或观察者模式中,防止内存泄漏。例如: ```cpp class Parent { std::shared_ptr<Child> child; }; class Child { std::weak_ptr<Parent> parent; // 弱引用避免循环 }; ``` 如果使用强引用,`Parent` `Child` 相互持有会导致内存泄漏;弱引用允许 `Parent` 被销毁。 - **缓存实现**:临时对象(如网络请求结果)可被弱引用观察,内存不足时自动回收,不强制保留[^3]。 - **非关键依赖**:如日志系统,对象销毁不影响日志框架运行。 - **编译/链接场景**: - 强引用用于核心函数(如 `main()`),确保必须存在。 - 弱引用用于可选插件或动态加载库,符号缺失时不崩溃,但需运行时检查。 #### 4. **注意事项** - **性能**:强引用有额外计数开销(约 16-24 字节),弱引用更轻量,但频繁 `lock()` 可能影响性能。 - **安全性**:弱引用访问前必须检查: ```cpp if (auto temp = weakRef.lock()) { // 对象存在,使用 temp } else { // 对象已销毁 } ``` - **标准支持**:C++11 起引入 `std::shared_ptr` `std::weak_ptr`,需包含 `<memory>` 头文件。 通过合理选择引用类型,可优化内存使用避免常见问题如循环引用[^2][^3]。
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