Java中三个引用类SoftReference 、 WeakReference 和 PhantomReference的区别

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

1. Strong Reference

    StrongReference 是 Java 的默认引用实现,  它会尽可能长时间的存活于 JVM 内, 当没有任何对象指向它时 GC 执行后将会被回收
1.  @Test  
2.  public void strongReference() {  
3.  Object referent = new Object();  

5.  /** 
6.  * 通过赋值创建 StrongReference  
7.  */  
8.  Object strongReference = referent;  

10.  assertSame(referent, strongReference);  

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

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

2. WeakReference & WeakHashMap

WeakReference, 顾名思义, 是一个弱引用, 当所引用的对象在 JVM 内不再有强引用时, GC 后 weak reference 将会被自动回收

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.  * 一旦没有指向 referent 的强引用, weak reference 在 GC 后会被自动回收 
13.  */  
14.  assertNull(weakRerference.get());  
15.  }  

WeakHashMap 使用 WeakReference 作为 key, 一旦没有指向 key 的强引用, WeakHashMap 在 GC 后将自动删除相关的 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.  * 等待无效 entries 进入 ReferenceQueue 以便下一次调用 getTable 时被清理 
15.  */  
16.  Thread.sleep(1000);  

18.  /** 
19.  * 一旦没有指向 key 的强引用, WeakHashMap 在 GC 后将自动删除相关的 entry 
20.  */  
21.  assertFalse(weakHashMap.containsValue(value));  
22.  }  

3. SoftReference

SoftReference 于 WeakReference 的特性基本一致, 最大的区别在于 SoftReference 会尽可能长的保留引用直到 JVM 内存不足时才会被回收(虚拟机保证), 这一特性使得 SoftReference 非常适合缓存应用

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 之前才会被回收, 所以它非常适合缓存应用 
13.  */  
14.  assertNotNull(softRerference.get());  
15.  }  

4. PhantomReference

   最关键的来了, Phantom Reference(幽灵引用) 与 WeakReference 和 SoftReference 有很大的不同,  因为它的 get() 方法永远返回 null, 这也正是它名字的由来
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 方法永远返回 null  
8.  */  
9.  assertNull(phantomReference.get());  
10.  }

诸位可能要问, 一个永远返回 null 的 reference 要来何用, 请注意构造 PhantomReference 时的第二个参数 ReferenceQueue(事实上 WeakReference & SoftReference 也可以有这个参数),
PhantomReference 唯一的用处就是跟踪 referent 何时被 enqueue 到 ReferenceQueue 中.

5. RererenceQueue

当一个 WeakReference 开始返回 null 时, 它所指向的对象已经准备被回收, 这时可以做一些合适的清理工作. 将一个 ReferenceQueue 传给一个 Reference 的构造函数, 当对象被回收时, 虚拟机会自动将这个对象插入到 ReferenceQueue 中, WeakHashMap 就是利用 ReferenceQueue 来清除 key 已经没有强引用的 entries.

Java代码

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 有两个好处, 其一, 它可以让我们准确地知道对象何时被从内存中删除, 这个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 带来的一些根本性问题, 上文提到 PhantomReference 的唯一作用就是跟踪 referent 何时被 enqueue 到 ReferenceQueue 中, 但是 WeakReference 也有对应的功能, 两者的区别到底在哪呢 ?
这就要说到 Object 的 finalize 方法, 此方法将在 gc 执行前被调用, 如果某个对象重载了 finalize 方法并故意在方法内创建本身的强引用, 这将导致这一轮的 GC 无法回收这个对象并有可能
引起任意次 GC, 最后的结果就是明明 JVM 内有很多 Garbage 却 OutOfMemory, 使用 PhantomReference 就可以避免这个问题, 因为 PhantomReference 是在 finalize 方法执行后回收的,也就意味着此时已经不可能拿到原来的引用, 也就不会出现上述问题, 当然这是一个很极端的例子, 一般不会出现.

  1. 小结
    一般的应用程序不会涉及到 Reference 编程, 但是了解这些知识会对理解 GC 的工作原理以及性能调优有一定帮助, 在实现一些基础性设施比如缓存时也可能会用到, 希望本文能有所帮助.
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