JAVA语言核心精讲3-强引用、软引用、弱引用、幻象引用的区别

强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别?具体使用场景是什么?

典型回答

不同的引用类型,主要体现的是对象不同的可达性(reachable)状态和对垃圾收集的影响

所谓强引用("Strong" Reference),特点:我们平常典型编码Object obj = new Object()中的obj就是强引用。通过关键字new创建的对象所关联的引用就是强引用。 当JVM内存空间不足,JVM宁愿抛出OutOfMemoryError运行时错误(OOM),使程序异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的“存活”对象来解决内存不足的问题。对于一个普通的对象,如果没有其他的引用关系,只要超过了引用的作用域或者显式地将相应(强)引用赋值为 null,就是可以被垃圾收集的了,具体回收时机还是要看垃圾收集策略。

软引用(SoftReference),特点:软引用通过SoftReference类实现。 软引用的生命周期比强引用短一些。只有当 JVM 认为内存不足时,才会去试图回收软引用指向的对象:即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前,清理软引用指向的对象。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。后续,我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。如果队列为空,将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。
应用场景:软引用通常用来实现内存敏感的缓存。如果还有空闲内存,就可以暂时保留缓存,当内存不足时清理掉,这样就保证了使用缓存的同时,不会耗尽内存。

弱引用(WeakReference)弱引用通过WeakReference类实现。 弱引用的生命周期比软引用短。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。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程,因此不一定会很快回收弱引用的对象。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。应用场景:弱应用同样可用于内存敏感的缓存。

对于幻象引用,特点:虚引用也叫幻象引用,通过PhantomReference类来实现。无法通过虚引用访问对象的任何属性或函数。幻象引用仅仅是提供了一种确保对象被 finalize 以后,做某些事情的机制。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。
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
PhantomReference pr = new PhantomReference (object, queue); 
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。如果程序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一些程序行动。
应用场景:可用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动,当一个虚引用关联的对象被垃圾收集器回收之前会收到一条系统通知。

考点分析

这道面试题,属于既偏门又非常高频的一道题目。说它偏门,是因为在大多数应用开发中,很少直接操作各种不同引用,虽然我们使用的类库、框架可能利用了其机制。它被频繁问到,是因为这是一个综合性的题目,既考察了我们对基础概念的理解,也考察了对底层对象生命周期、垃圾收集机制等的掌握。

充分理解这些引用,对于我们设计可靠的缓存等框架,或者诊断应用 OOM 等问题,会很有帮助。比如,诊断 MySQL connector-j 驱动在特定模式下(useCompression=true)的内存泄漏问题,就需要我们理解怎么排查幻象引用的堆积问题。

知识扩展

1. 对象可达性状态流转分析

首先,请你看下面流程图,我这里简单总结了对象生命周期和不同可达性状态,以及不同状态可能的改变关系,可能未必 100% 严谨,来阐述下可达性的变化。

我来解释一下上图的具体状态,这是 Java 定义的不同可达性级别(reachability level),具体如下:

  • 强可达(Strongly Reachable),就是当一个对象可以有一个或多个线程可以不通过各种引用访问到的情况。比如,我们新创建一个对象,那么创建它的线程对它就是强可达。

  • 软可达(Softly Reachable),就是当我们只能通过软引用才能访问到对象的状态。

  • 弱可达(Weakly Reachable),类似前面提到的,就是无法通过强引用或者软引用访问,只能通过弱引用访问时的状态。这是十分临近 finalize 状态的时机,当弱引用被清除的时候,就符合 finalize 的条件了。

  • 幻象可达(Phantom Reachable),上面流程图已经很直观了,就是没有强、软、弱引用关联,并且 finalize 过了,只有幻象引用指向这个对象的时候。

  • 当然,还有一个最后的状态,就是不可达(unreachable),意味着对象可以被清除了。

判断对象可达性,是 JVM 垃圾收集器决定如何处理对象的一部分考虑。

所有引用类型,都是抽象类 java.lang.ref.Reference 的子类,你可能注意到它提供了 get() 方法:

除了幻象引用(因为 get 永远返回 null),如果对象还没有被销毁,都可以通过 get 方法获取原有对象。这意味着,利用软引用和弱引用,我们可以将访问到的对象,重新指向强引用,也就是人为的改变了对象的可达性状态!这也是为什么我在上面图里有些地方画了双向箭头。

所以,对于软引用、弱引用之类,垃圾收集器可能会存在二次确认的问题,以保证处于弱引用状态的对象,没有改变为强引用。

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转载自blog.csdn.net/sinat_27143551/article/details/80774200
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