Java引用总结--StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference

1 Java引用介绍

   Java从1.2版本开始引入了4种引用，这4种引用的级别由高到低依次为：

   强引用  >  软引用  >  弱引用  >  虚引用

⑴强引用（StrongReference）
    强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那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的问题。

⑵软引用（SoftReference）

    如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，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器回收，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。

⑶弱引用（WeakReference）

    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。

⑷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器回收。

    虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。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。

 

由于引用和内存回收关系紧密。下面，先通过实例对内存回收有个认识；然后，进一步通过引用实例加深对引用的了解。

 

 

 

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2 内存回收

创建公共类MyDate，它的作用是覆盖finalize()函数：在finalize()中输出打印信息，方便追踪。

说明：finalize()函数是在JVM回收内存时执行的，但JVM并不保证在回收内存时一定会调用finalize()。

MyDate代码如下：

package com.skywang.java;

import java.util.Date;

public class MyDate extends Date { 

    /** Creates a new instance of MyDate */
    public MyDate() {
    }
    // 覆盖finalize()方法
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("obj [Date: " + this.getTime() + "] is gc");
    }   

    public String toString() {
        return "Date: " + this.getTime();
    }
}

在这个类中，对java.util.Date类进行了扩展，并重写了finalize()和toString()方法。

 

创建公共类ReferenceTest，它的作用是定义一个方法drainMemory()：消耗大量内存，以此来引发JVM回收内存。

ReferenceTest代码如下：

package com.skywang.java;

public class ReferenceTest {   
    /** Creates a new instance of ReferenceTest */
    public ReferenceTest() {
    }   
    
    // 消耗大量内存
    public static void drainMemory() {
        String[] array = new String[1024 * 10];
        for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
            for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
                array[i] += (char)j;
            }           
        }
    }
} 

在这个类中定义了一个静态方法drainMemory()，此方法旨在消耗大量的内存，促使JVM运行垃圾回收。

 

有了上面两个公共类之后，我们即可测试JVM什么时候进行垃圾回收。下面分3种情况进行测试：

情况1：清除对象

实现代码：

package com.skywang.java;

public class NoGarbageRetrieve {

    public static void main(String[] args) {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
    }
}

运行结果：

<无任何输出>

结果分析：date虽然设为null，但由于JVM没有执行垃圾回收操作，MyDate的finalize()方法没有被运行。

 

情况2：显式调用垃圾回收

实现代码： 

package com.skywang.java;

public class ExplicitGarbageRetrieve {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        System.gc();
    }

}

运行结果：

obj [Date: 1372137067328] is gc

结果分析：调用了System.gc()，使JVM运行垃圾回收，MyDate的finalize()方法被运行。

 

情况3：隐式调用垃圾回收

实现代码： 

package com.skywang.java;

public class ImplicitGarbageRetrieve {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        ReferenceTest.drainMemory();
    }

} 

运行结果：

obj [Date: 1372137171965] is gc

结果分析：虽然没有显式调用垃圾回收方法System.gc()，但是由于运行了耗费大量内存的方法，触发JVM进行垃圾回收。

 

总结：JVM的垃圾回收机制，在内存充足的情况下，除非你显式调用System.gc()，否则它不会进行垃圾回收；在内存不足的情况下，垃圾回收将自动运行

3、Java对引用的分类

级别	什么时候被垃圾回收	用途	生存时间
强引用	从来不会	对象的一般状态	JVM停止运行时终止
软引用	在内存不足时	对象简单？缓存	内存不足时终止
弱引用	在垃圾回收时	对象缓存	gc运行后终止
虚引用	Unknown	Unknown	Unknown

package test05;

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.lang.ref.WeakReference;

import org.junit.Test;
/**
 * 1、有输出：代表垃圾回收机制执行时，对象被回收
 * 2、垃圾回收机制的优先级别较低，一般不会自动执行
 * 3、在内存耗尽时：ReferenceTest.drainMemory();，垃圾回收机制会自动执行
 * 4、System.gc(); //显式调用垃圾回收机制，也可让垃圾回收机制执行
 * @author Do Not Cry
 *
 */
public class NoGarbageRetrieve {
	//一、StrongReference
	//（一）、强引用  对象依旧被引用：
	@Test
	public void test04() {
		MyDate date = new MyDate();
		//ReferenceTest.drainMemory();
		System.gc();
	}
	//没有输出：强引用对象依旧被引用，即使垃圾回收机制显式执行，也不会回收强引用对象
		
	
	//（二）、强引用  对象没有被引用：
	//1、没有耗尽内存，也没有显式调用垃圾回收机制
	@Test
    public void test01() {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        
    }
    //没有输出：说明JVM没有执行垃圾回收操作
    //即：强引用的对象，即使不再被引用（date = null），也不会被垃圾回收机制立即回收
	
	//2、耗尽内存，让垃圾回收机制自动执行
	@Test
    public void test02() {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        ReferenceTest.drainMemory();
    }
	//有输出：内存耗尽，垃圾回收机制自动执行，没有被引用的强引用对象被回收
	
	//3、显示调用垃圾回收机制
	@Test
    public void test03() {
        MyDate date = new MyDate();
        date = null;
        System.gc();
    }
    //有输出：垃圾回收机制显式执行，没有被引用的强引用对象被回收
	
	
	//二、SoftReference
	//1、软引用对象仍被引用
	@Test
	public void teset05() {
		SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
		//ReferenceTest.drainMemory(); //即使内存耗尽，垃圾回收机制也不会受仍被引用的软引用对象
		System.gc();
	}
	//没有输出：来及回收机制显式执行，软引用对象没有被回收
	
	//2、软引用对象没有被引用
	@Test
	public void test06() {
		SoftReference ref = new SoftReference(new MyDate());
		ref = null;
		System.gc();
	}
	//有输出：软引用对象没有被引用，垃圾回收机制执行时，对象被回收
	
	//三、WeakReference
	//1、弱引用对象仍被引用
	@Test
	public void test07() {
		 WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
		 //ReferenceTest.drainMemory(); //内存耗尽时，会回收软引用对象，机制该对象仍被引用
	     System.gc(); 
	}
	//有输出:即使弱引用仍被引用，在JVM垃圾回收运行时，弱引用被终止.
	
	//2、弱引用对象没有被引用
	@Test
	public void test08() {
		 WeakReference ref = new WeakReference(new MyDate());
		 ref = null;
	     System.gc(); 
	}
	//有输出：弱引用没被引用，在JVM垃圾回收运行时，弱引用被终止.
	
	
	//四、PhantomReference  --垃圾回收情况（同弱引用对象一样）
	//1、虚引用对象仍被引用
	@Test
	public void test09() {
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
        System.gc();
	}
	//有输出：
	
	//2、虚引用对象没有被引用
	@Test
	public void teset10() {
		ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference ref = new PhantomReference(new MyDate(), queue);
        ref = null;
        System.gc();
	}
	//有输出：
}