吊打面试官,聊聊:强引用、软引用、弱引用、虚引用? 重点是 各自的 使用场景?(史上最全)

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尼恩提示:

四大引用 中的三大,大家平时用的比较少,更多在中间件源码、JDK源码当中使用。

所以,这道题,考验的是大家对 中间件源码、JDK源码的掌握和熟悉程度

  • 软引用 和 弱引用, 在当今最火缓存caffeine源码中使用了。
  • 弱引用, 在ThreadLocalMap源码中使用了。
  • 虚引用 ,在 JDK 的 堆外内存 源码当中,使用了。

具体答案:

Java4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

引用类型 被垃圾回收时间 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 在垃圾回收时 堆外内存 利用虚引用的通知特性来管理的堆外内存

1、强引用

以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那就类似于必不可少的生活用品,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jvm进程异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。
如:

 String str = "abc";
 List<String> list = new Arraylist<String>();
 list.add(str)
  在list集合里的数据不会释放,即使内存不足也不会

在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组,在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。

使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用,这样就可以及时释放内存。

2、软引用(SoftReference)

特色:

  • 内存溢出之前进行回收,GC时内存不足时回收,如果内存足够就不回收
  • 使用场景:在内存足够的情况下进行缓存,提升速度,内存不足时JVM自动回收

如果一个对象只具有软引用,那就类似于可有可物的生活用品。

如果内存空间足够,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,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。

如:

public class Test {
    
      

    public static void main(String[] args){
    
      
        System.out.println("开始");            
        A a = new A();            
        SoftReference<A> sr = new SoftReference<A>(a);  
        a = null;  
        if(sr!=null){
    
      
            a = sr.get();  
        }  
        else{
    
      
            a = new A();  
            sr = new SoftReference<A>(a);  
        }            
        System.out.println("结束");     
    }       

}  

class A{
    
      
    int[] a ;  
    public A(){
    
      
        a = new int[100000000];  
    }  
}  

当内存足够大时,可以把数组存入软引用,取数据时就可从内存里取数据,提高运行效率

3.弱引用(WeakReference)

特色:

  • 每次GC时回收,无论内存是否足够
  • 使用场景:a. ThreadLocalMap防止内存泄漏 b. 监控对象是否将要被回收

如果一个对象只具有弱引用,那就类似于可有可物的生活用品。

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。
如:

Object c = new Car(); //只要c还指向car object, car object就不会被回收
WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference(Car);

当要获得weak reference引用的object时, 首先需要判断它是否已经被回收:

weakCar.get();

如果此方法为空, 那么说明weakCar指向的对象已经被回收了.

如果这个对象是偶尔的使用,并且希望在使用时随时就能获取到,但又不想影响此对象的垃圾收集,那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象。

当你想引用一个对象,但是这个对象有自己的生命周期,你不想介入这个对象的生命周期,这时候你就是用弱引用。

这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

4.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。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

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。

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。

程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列,那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

特别注意,

在实际程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用,使用软引用的情况较多,

这是因为软引用可以加速JVM对垃圾内存的回收速度,可以维护系统的运行安全,防止内存溢出(OutOfMemory)等问题的产生。

虚引用(PhantomReference)的使用场景:

虚引用(PhantomReference)的使用场景,主要在 byteBuffer回收堆外内存(直接内存)的流程中。

两种使用堆外内存的方法:

  • 一种是依靠unsafe对象
  • 另一种是NIO中的ByteBuffer,

直接使用unsafe对象来操作内存,对于一般开发者来说难度很大,并且如果内存管理不当,容易造成内存泄漏。所以不推荐。所以, 推荐使用的是ByteBuffer来操作堆外内存。

在上面的ByteBuffer如何 触发堆外内存的回收呢?是通过 虚引用的 关联线程是实现的。

  • 当byteBuffer被回收后,在进行GC垃圾回收的时候,发现虚引用对象CleanerPhantomReference类型的对象,并且被该对象引用的对象(ByteBuffer对象)已经被回收了
  • 那么他就将将这个对象放入到(ReferenceQueue)队列中
  • JVM中会有一个优先级很低的线程会去将该队列中的虚引用对象取出来,然后回调clean()方法
  • clean()方法里做的工作其实就是根据内存地址去释放这块内存(内部还是通过unsafe对象去释放的内存)。

可以看到被虚引用引用的对象其实就是这个byteBuffer对象。

所以说需要重点关注的是这个byteBuffer对象被回收了以后会触发什么操作。

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转载自blog.csdn.net/crazymakercircle/article/details/128257534