深入理解JVM虚拟机13：再谈四种引用及GC实践

# Java中的四种引用类型

# 一、背景

Java的内存回收不需要程序员负责，JVM会在必要时启动Java GC完成垃圾回收。Java以便我们控制对象的生存周期，提供给了我们四种引用方式，引用强度从强到弱分别为：强引用、软引用、弱引用、虚引用。 

# 二、简介

## 1.强引用 StrongReference

StrongReference是Java的默认引用形式，使用时不需要显示定义。任何通过强引用所使用的对象不管系统资源有多紧张，Java GC都不会主动回收具有强引用的对象。

<pre code-lang="">public class StrongReferenceTest {

public static int M = 1024*1024;

public static void printlnMemory(String tag){

Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

int M = StrongReferenceTest.M;

System.out.println("\n"+tag+":");

System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");

}

public static void main(String[] args){

StrongReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");

//实例化10M的数组并与strongReference建立强引用

byte[] strongReference = new byte[10*StrongReferenceTest.M];

StrongReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立强引用");

System.out.println("strongReference : "+strongReference);

System.gc();

StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC后");

System.out.println("strongReference : "+strongReference);

//strongReference = null;后,强引用断开了

strongReference = null;

StrongReferenceTest.printlnMemory("4.强引用断开后");

System.out.println("strongReference : "+strongReference);

System.gc();

StrongReferenceTest.printlnMemory("5.GC后");

System.out.println("strongReference : "+strongReference);

}

}

</pre>

运行结果：


## 2.弱引用 WeakReference

如果一个对象只具有弱引用，无论内存充足与否，Java GC后对象如果只有弱引用将会被自动回收。

<pre code-lang="">public class WeakReferenceTest {

public static int M = 1024*1024;

public static void printlnMemory(String tag){

Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

int M = WeakReferenceTest.M;

System.out.println("\n"+tag+":");

System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");

}

public static void main(String[] args){  

WeakReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");

//创建弱引用

WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(new byte[10*WeakReferenceTest.M]);   

WeakReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立弱引用");

System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());

System.gc();

StrongReferenceTest.printlnMemory("3.GC后");

System.out.println("weakRerference.get() : "+weakRerference.get());

}   

}

</pre>

运行结果：


## 3.软引用 SoftReference

软引用和弱引用的特性基本一致， 主要的区别在于软引用在内存不足时才会被回收。如果一个对象只具有软引用，Java GC在内存充足的时候不会回收它，内存不足时才会被回收。

<pre code-lang="">public class SoftReferenceTest {

public static int M = 1024*1024;

public static void printlnMemory(String tag){

Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

int M = StrongReferenceTest.M;

System.out.println("\n"+tag+":");

System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");

}

public static void main(String[] args){

SoftReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");

//建立软引用

SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(new byte[10*SoftReferenceTest.M]);

SoftReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组,并建立软引用");

System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());

System.gc();  

SoftReferenceTest.printlnMemory("3.内存可用容量充足，GC后");

System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());  

//实例化一个4M的数组,使内存不够用,并建立软引用

//free=10M=4M+10M-4M,证明内存可用量不足时，GC后byte[10*m]被回收

SoftReference<Object> softRerference2 = new SoftReference<Object>(new byte[4*SoftReferenceTest.M]);

SoftReferenceTest.printlnMemory("4.实例化一个4M的数组后");

System.out.println("softRerference.get() : "+softRerference.get());

System.out.println("softRerference2.get() : "+softRerference2.get());  

 } 

}

</pre>

运行结果：


## 4.虚引用 PhantomReference

从PhantomReference类的源代码可以知道，它的get()方法无论何时返回的都只会是null。所以单独使用虚引用时，没有什么意义，需要和引用队列ReferenceQueue类联合使用。当执行Java GC时如果一个对象只有虚引用，就会把这个对象加入到与之关联的ReferenceQueue中。

<pre code-lang="">public class PhantomReferenceTest {

public static int M = 1024*1024;

public static void printlnMemory(String tag){

Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

int M = PhantomReferenceTest.M;

System.out.println("\n"+tag+":");

System.out.println(runtime.freeMemory()/M+"M(free)/" + runtime.totalMemory()/M+"M(total)");

}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

PhantomReferenceTest.printlnMemory("1.原可用内存和总内存");

byte[] object = new byte[10*PhantomReferenceTest.M];

PhantomReferenceTest.printlnMemory("2.实例化10M的数组后");

    //建立虚引用

    ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();

    PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(object,referenceQueue);  

    PhantomReferenceTest.printlnMemory("3.建立虚引用后");

    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference); 

    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());

    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());

    //断开byte[10*PhantomReferenceTest.M]的强引用

    object = null;  

    PhantomReferenceTest.printlnMemory("4.执行object = null;强引用断开后");

    System.gc();

    PhantomReferenceTest.printlnMemory("5.GC后");

    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference); 

    System.out.println("phantomReference.get() : "+phantomReference.get());

    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());     

    //断开虚引用

    phantomReference = null;

System.gc(); 

PhantomReferenceTest.printlnMemory("6.断开虚引用后GC");

    System.out.println("phantomReference : "+phantomReference);

    System.out.println("referenceQueue.poll() : "+referenceQueue.poll());      

}

}

</pre>

运行结果：


# 三、小结

强引用是 Java 的默认引用形式，使用时不需要显示定义，是我们平时最常使用到的引用方式。不管系统资源有多紧张，Java GC都不会主动回收具有强引用的对象。 弱引用和软引用一般在引用对象为非必需对象的时候使用。它们的区别是被弱引用关联的对象在垃圾回收时总是会被回收，被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收。 虚引用的get()方法获取的永远是null，无法获取对象实例。Java GC会把虚引用的对象放到引用队列里面。可用来在对象被回收时做额外的一些资源清理或事物回滚等处理。 由于无法从虚引获取到引用对象的实例。它的使用情况比较特别，所以这里不把虚引用放入表格进行对比。这里对强引用、弱引用、软引用进行对比：

| 引用类型 | GC时JVM内存充足 | GC时JVM内存不足 |

| --- | --- | --- |

| 强引用 | 不被回收 | 不被回收 |

| 弱引用 | 被回收 | 被回收 |

| 软引用>