定義

弱引用是使用WeakReference創(chuàng)建的引用，弱引用也是用來描述非必需對象的，它是比軟引用更弱的引用類型。在發(fā)生GC時，只要發(fā)現(xiàn)弱引用，不管系統(tǒng)堆空間是否足夠，都會將對象進行回收。

說明

弱引用，從名字來看就很弱嘛，這種引用指向的對象，一旦在GC時被掃描到，就逃脫不了被回收的命運。

但是，弱引用指向的對象也并不一定就馬上會被回收，如果弱引用對象較大，直接進到了老年代，那么就可以茍且偷生到Full GC觸發(fā)前，所以弱引用對象也可能存在較長的一段時間。一旦一個弱引用對象被垃圾回收器回收，便會加入到一個引用隊列中（如果有的話）。

弱引用對應的類為WeakReference，舉個栗子：

String s = new String("Frank"); 
WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<String>(s);
s = null;

這里我們把s設置為null后，字符串對象便只有弱引用指向它。

弱可達

如果一個對象與GC Roots之間僅存在弱引用，則稱這個對象為弱可達(weakly reachable)對象。

注意

在垃圾回收器回收一個對象前，WeakReference類所提供的get方法會返回其引用對象的強引用，一旦垃圾回收器回收掉該對象之后，get方法將返回null。所以在獲取弱引用對象的代碼中，一定要判斷是否為null，以免出現(xiàn)NullPointerException異常導致應用崩潰。

下面的代碼會讓s再次持有對象的強引用：

s = weakRef.get();

如果在weakRef包裹的對象被回收前，用強引用關(guān)聯(lián)該對象，那這個對象又會變成強可達狀態(tài)。

來看一個簡單的栗子了解一下WeakReference引用的對象是何時被回收的：

public class WeakReferenceTest {
 private static final List<Object> TEST_DATA = new LinkedList<>();
 private static final ReferenceQueue<TestClass> QUEUE = new ReferenceQueue<>();

 public static void main(String[] args) {
  TestClass obj = new TestClass("Test");
  WeakReference<TestClass> weakRef = new WeakReference<>(obj, QUEUE);
  //可以重新獲得OOMClass對象，并用一個強引用指向它
  //oomObj = weakRef.get();

  // 該線程不斷讀取這個弱引用，并不斷往列表里插入數(shù)據(jù)，以促使系統(tǒng)早點進行GC
  new Thread(() -> {
   while (true) {
    TEST_DATA.add(new byte[1024 * 100]);
    try {
     Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     Thread.currentThread().interrupt();
    }
    System.out.println(weakRef.get());
   }
  }).start();

  // 這個線程不斷讀取引用隊列，當弱引用指向的對象唄回收時，該引用就會被加入到引用隊列中
  new Thread(() -> {
   while (true) {
    Reference<? extends TestClass> poll = QUEUE.poll();
    if (poll != null) {
     System.out.println("--- 弱引用對象被jvm回收了 ---- " + poll);
     System.out.println("--- 回收對象 ---- " + poll.get());
    }
   }
  }).start();

  //將強引用指向空指針 那么此時只有一個弱引用指向TestClass對象
  obj = null;

  try {
   Thread.currentThread().join();
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
   System.exit(1);
  }
 }

 static class TestClass {
  private String name;

  public TestClass(String name) {
   this.name = name;
  }

  @Override
  public String toString() {
   return "TestClass - " + name;
  }
 }
}

設置一下虛擬機參數(shù)：

-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m

運行結(jié)果如下：

[GC (Allocation Failure) 1017K->464K(3584K), 0.0014345 secs]
[GC (Allocation Failure) 1483K->536K(3584K), 0.0017221 secs]
[GC (Allocation Failure) 1560K->648K(3584K), 0.0036572 secs]
TestClass - Test
TestClass - Test
TestClass - Test
[GC (Allocation Failure) 1621K->984K(3584K), 0.0011455 secs]
--- 弱引用對象被jvm回收了 ---- java.lang.ref.WeakReference@51a947fe
--- 回收對象 ---- null
null
...省略n個null和幾次GC信息
[Full GC (Ergonomics) 2964K->2964K(3584K), 0.0025450 secs]
[Full GC (Allocation Failure) 2964K->2964K(3584K), 0.0021907 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid6860.hprof ...
Heap dump file created [3912229 bytes in 0.011 secs]
Exception in thread "Thread-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at weakhashmap.WeakReferenceTest.lambda$main$0(WeakReferenceTest.java:22)
at weakhashmap.WeakReferenceTest$$Lambda$1/764977973.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以看到，其實弱引用也并不是一發(fā)生GC就被回收掉了。

應用場景

如果一個對象僅僅是偶爾使用，并且希望在使用時隨時就能獲取到，但又不想影響此對象的垃圾收集，那么你應該用 WeakReference 來引用該對象。

弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，如果弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊列中。

一般來說，很少直接使用WeakReference，而是使用WeakHashMap。在WeakHashMap中，內(nèi)部有一個引用隊列，插入的元素會被包裹成WeakReference，并加入隊列中，用來做緩存再合適不過。

在Tomcat的緩存中，其實就用到了WeakHashMap：

public final class ConcurrentCache<K,V> {
 private final int size;
 private final Map<K,V> eden;
 private final Map<K,V> longterm;

 public ConcurrentCache(int size) {
  this.size = size;
  this.eden = new ConcurrentHashMap<>(size);
  this.longterm = new WeakHashMap<>(size);
 }

 public V get(K k) {
  // 先從eden中取
  V v = this.eden.get(k);
  if (v == null) {
   // 如果取不到再從longterm中取
   synchronized (longterm) {
    v = this.longterm.get(k);
   }
   // 如果取到則重新放到eden中
   if (v != null) {
    this.eden.put(k, v);
   }
  }
  return v;
 }

 public void put(K k, V v) {
  if (this.eden.size() >= size) {
   // 如果eden中的元素數(shù)量大于指定容量，將所有元素放到longterm中
   synchronized (longterm) {
    this.longterm.putAll(this.eden);
   }
   this.eden.clear();
  }
  this.eden.put(k, v);
 }
}

這里有eden和longterm的兩個map，如果對jvm堆了解的話，可以看出tomcat在這里是使用ConcurrentHashMap和WeakHashMap做了類似分代緩存的操作。

在put方法里，在插入鍵值對時，先檢查eden緩存的容量是否超出設定的大小。如果沒有則直接放入eden緩存，如果超了則鎖定longterm將eden中所有的鍵值對都放入longterm。再將eden清空并插入該鍵值對。

在get方法中，也是優(yōu)先從eden中找對應的key，如果沒有則進入longterm緩存中查找，找到后就加入eden緩存并返回。

經(jīng)過這樣的設計，相對常用的對象都能在eden緩存中找到，不常用（有可能被銷毀的對象）的則進入longterm緩存。而longterm的key的實際對象沒有其他引用指向它時，gc就會自動回收heap中該弱引用指向的實際對象，并將弱引用放入其引用隊列中。

弱引用與軟引用對比

弱引用與軟引用的區(qū)別在于：

1. 只具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。
2. 被垃圾回收器回收的時機不一樣，在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對象，不管當前內(nèi)存空間足夠與否，都會回收它的內(nèi)存。而被軟引用關(guān)聯(lián)的對象只有在內(nèi)存不足時才會被回收。
3. 弱引用不會影響GC，而軟引用會一定程度上對GC造成影響。

相似之處：都是用來描述非必需對象的。

那么什么時候用SoftReference，什么時候用WeakReference呢？

如果緩存的對象是比較大的對象，使用頻率相對較高的對象，那么使用SoftReference會更好，因為這樣能讓緩存對象有更長的生命周期。

如果緩存對象都是比較小的對象，使用頻率一般或者相對較低，那么使用WeakReference會更合適。

當然，如果實在不知道選哪個，一般而言，用作緩存時使用WeakHashMap都不會有太大問題。

小結(jié)

• 弱引用是比軟引用更弱的引用類型
• 弱引用不能延長對象的生命周期，一旦對象只剩下弱引用，它就隨時可能會被回收
• 可以通過弱引用獲取對象的強引用
• 弱引用適合用作緩存

以上就是詳解 JAVA 弱引用的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于java 弱引用的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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