Java  Reference詳解

在 jdk 1.2 及其以后，引入了強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用這四個(gè)概念。網(wǎng)上很多關(guān)于這四個(gè)概念的解釋，但大多是概念性的泛泛而談，今天我結(jié)合著代碼分析了一下，首先我們先來(lái)看定義與大概解釋（引用類型在包 Java.lang.ref 里）。

　　1、強(qiáng)引用（StrongReference）

　　　　強(qiáng)引用不會(huì)被GC回收，并且在java.lang.ref里也沒(méi)有實(shí)際的對(duì)應(yīng)類型。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)：　　　

　Object obj = new Object();

　　　　這里的obj引用便是一個(gè)強(qiáng)引用，不會(huì)被GC回收。

　　2、軟引用（SoftReference）

　　　　軟引用在JVM報(bào)告內(nèi)存不足的時(shí)候才會(huì)被GC回收，否則不會(huì)回收，正是由于這種特性軟引用在caching和pooling中用處廣泛。軟引用的用法：

Object obj = new Object();
SoftReference<Object> softRef = new SoftReference(obj);
// 使用 softRef.get() 獲取軟引用所引用的對(duì)象
Object objg = softRef.get();

　 3、弱引用（WeakReference）

　　　　當(dāng)GC一但發(fā)現(xiàn)了弱引用對(duì)象，將會(huì)釋放WeakReference所引用的對(duì)象。弱引用使用方法與軟引用類似，但回收策略不同。

　　4、虛引用（PhantomReference）

　　　　當(dāng)GC一但發(fā)現(xiàn)了虛引用對(duì)象，將會(huì)將PhantomReference對(duì)象插入ReferenceQueue隊(duì)列，而此時(shí)PhantomReference所指向的對(duì)象并沒(méi)有被GC回收，而是要等到ReferenceQueue被你真正的處理后才會(huì)被回收。虛引用的用法：

Object obj = new Object();
ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
PhantomReference<Object> phanRef = new PhantomReference<Object>(obj, refQueue);
// 調(diào)用phanRef.get()不管在什么情況下會(huì)一直返回null
Object objg = phanRef.get();
// 如果obj被置為null，當(dāng)GC發(fā)現(xiàn)了虛引用，GC會(huì)將phanRef插入進(jìn)我們之前創(chuàng)建時(shí)傳入的refQueue隊(duì)列
// 注意，此時(shí)phanRef所引用的obj對(duì)象，并沒(méi)有被GC回收，在我們顯式地調(diào)用refQueue.poll返回phanRef之后
// 當(dāng)GC第二次發(fā)現(xiàn)虛引用，而此時(shí)JVM將phanRef插入到refQueue會(huì)插入失敗，此時(shí)GC才會(huì)對(duì)obj進(jìn)行回收
Reference<? extends Object> phanRefP = refQueue.poll();

看了簡(jiǎn)單的定義之后，我們結(jié)合著代碼來(lái)測(cè)試一下，強(qiáng)引用就不用說(shuō)了，軟引用的描述也很清楚，關(guān)鍵是 “弱引用” 與 “虛引用”。

弱引用：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Object obj = new Object();
  ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
  WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<Object>(obj, refQueue);
  System.out.println(weakRef.get());
  System.out.println(refQueue.poll());
  obj = null;
  System.gc();
  System.out.println(weakRef.get());
  System.out.println(refQueue.poll());
}

由于System.gc()是告訴JVM這是一個(gè)執(zhí)行GC的好時(shí)機(jī)，但具體執(zhí)不執(zhí)行由JVM決定，因此當(dāng)JVM決定執(zhí)行GC，得到的結(jié)果便是（事實(shí)上這段代碼一般都會(huì)執(zhí)行GC）：

　　java.lang.Object@de6ced
　　null
　　null
　　java.lang.ref.WeakReference@1fb8ee3

從執(zhí)行結(jié)果得知，通過(guò)調(diào)用weakRef.get()我們得到了obj對(duì)象，由于沒(méi)有執(zhí)行GC,因此refQueue.poll()返回的null，當(dāng)我們把obj = null;此時(shí)沒(méi)有引用指向堆中的obj對(duì)象了，這里JVM執(zhí)行了一次GC，我們通過(guò)weakRef.get()發(fā)現(xiàn)返回了null，而refQueue.poll()返回了WeakReference對(duì)象，因此JVM在對(duì)obj進(jìn)行了回收之后，才將weakRef插入到refQueue隊(duì)列中。

虛引用：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Object obj = new Object();
  ReferenceQueue<Object> refQueue = new ReferenceQueue<Object>();
  PhantomReference<Object> phanRef = new PhantomReference<Object>(obj, refQueue);
  System.out.println(phanRef.get());
  System.out.println(refQueue.poll());
  obj = null;
  System.gc();
  System.out.println(phanRef.get());
  System.out.println(refQueue.poll());
}

同樣，當(dāng)JVM執(zhí)行了GC，得到的結(jié)果便是：

　　null
　　null
　　null
　　java.lang.ref.PhantomReference@1fb8ee3

從執(zhí)行結(jié)果得知，我們先前說(shuō)的沒(méi)有錯(cuò)，phanRef.get()不管在什么情況下，都會(huì)返回null，而當(dāng)JVM執(zhí)行GC發(fā)現(xiàn)虛引用之后，JVM并沒(méi)有回收obj，而是將PhantomReference對(duì)象插入到對(duì)應(yīng)的虛引用隊(duì)列refQueue中，當(dāng)調(diào)用refQueue.poll()返回PhantomReference對(duì)象時(shí)，poll方法會(huì)先把PhantomReference的持有隊(duì)列queue（ReferenceQueue<? super T>）置為NULL，NULL對(duì)象繼承自ReferenceQueue，將enqueue(Reference paramReference)方法覆蓋為return false，而此時(shí)obj再次被GC發(fā)現(xiàn)時(shí)，JVM再將PhantomReference插入到NULL隊(duì)列中便會(huì)插入失敗返回false，此時(shí)GC便會(huì)回收obj。事實(shí)上通過(guò)這段代碼我們也的卻看不出來(lái)obj是否被回收，但通過(guò) PhantomReference 的javadoc注釋中有一句是這樣寫的：

Once the garbage collector decides that an object obj is phantom-reachable, it is being enqueued on the corresponding queue, but its referent is not cleared. That is, the reference queue of the phantom reference must explicitly be processed by some application code.

翻譯一下（這句話很簡(jiǎn)單，我相信很多人應(yīng)該也看得懂）：

一旦GC決定一個(gè)“obj”是虛可達(dá)的，它（指PhantomReference）將會(huì)被入隊(duì)到對(duì)應(yīng)的隊(duì)列，但是它的指代并沒(méi)有被清除。也就是說(shuō)，虛引用的引用隊(duì)列一定要明確地被一些應(yīng)用程序代碼所處理。

弱引用與虛引用的用處

　　軟引用很明顯可以用來(lái)制作caching和pooling，而弱引用與虛引用呢？其實(shí)用處也很大，首先我們來(lái)看看弱引用，舉個(gè)例子：

class Registry {
  private Set registeredObjects = new HashSet();
 
  public void register(Object object) {
    registeredObjects.add( object );
  }
}

所有我添加進(jìn) registeredObjects 中的object永遠(yuǎn)不會(huì)被GC回收，因?yàn)檫@里有個(gè)強(qiáng)引用保存在registeredObjects里，另一方面如果我把代碼改為如下：

class Registry {
   private Set registeredObjects = new HashSet();
 
   public void register(Object object) {
     registeredObjects.add( new WeakReference(object) );
   }
 }

  現(xiàn)在如果GC想要回收registeredObjects中的object，便能夠?qū)崿F(xiàn)了，同樣在使用HashMap如果想實(shí)現(xiàn)如上的效果，一種更好的實(shí)現(xiàn)是使用WeakHashMap。

而虛引用呢？我們先來(lái)看看javadoc的部分說(shuō)明：

Phantom references are useful for implementing cleanup operations that are necessary before an object gets garbage-collected. They are sometimes more flexible than the finalize() method.

翻譯一下：

虛引用在實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象被回收之前必須做清理操作是很有用的。有時(shí)候，他們比f(wàn)inalize()方法更靈活。

很明顯的，虛引用可以用來(lái)做對(duì)象被回收之前的清理工作。

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