想必很多朋友對(duì)OOM（OutOfMemory）這個(gè)錯(cuò)誤不會(huì)陌生，而當(dāng)遇到這種錯(cuò)誤如何有效地解決這個(gè)問題呢？今天我們就來說一下如何利用軟引用和弱引用來有效地解決程序中出現(xiàn)的OOM問題.

一.了解 強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用的概念

　　在Java中，雖然不需要程序員手動(dòng)去管理對(duì)象的生命周期，但是如果希望某些對(duì)象具備一定的生命周期的話（比如內(nèi)存不足時(shí)JVM就會(huì)自動(dòng)回收某些對(duì)象從而避免OutOfMemory的錯(cuò)誤）就需要用到軟引用和弱引用了。

　　從Java SE2開始，就提供了四種類型的引用：強(qiáng)引用、軟引用、弱引用和虛引用。Java中提供這四種引用類型主要有兩個(gè)目的：第一是可以讓程序員通過代碼的方式?jīng)Q定某些對(duì)象的生命周期；第二是有利于JVM進(jìn)行垃圾回收。下面來闡述一下這四種類型引用的概念：

　　1.強(qiáng)引用（StrongReference）

　　強(qiáng)引用就是指在程序代碼之中普遍存在的，比如下面這段代碼中的object和str都是強(qiáng)引用：

Object object = new Object();
String str = "hello"; 

　　只要某個(gè)對(duì)象有強(qiáng)引用與之關(guān)聯(lián)，JVM必定不會(huì)回收這個(gè)對(duì)象，即使在內(nèi)存不足的情況下，JVM寧愿拋出OutOfMemory錯(cuò)誤也不會(huì)回收這種對(duì)象。比如下面這段代碼：

public class Main {
public static void main(String[] args) {
new Main().fun1();
}
public void fun1() {
Object object = new Object();
Object[] objArr = new Object[1000];
}
}

當(dāng)運(yùn)行至Object[] objArr = new Object[1000];這句時(shí)，如果內(nèi)存不足，JVM會(huì)拋出OOM錯(cuò)誤也不會(huì)回收object指向的對(duì)象。不過要注意的是，當(dāng)fun1運(yùn)行完之后，object和objArr都已經(jīng)不存在了，所以它們指向的對(duì)象都會(huì)被JVM回收。

　　如果想中斷強(qiáng)引用和某個(gè)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)，可以顯示地將引用賦值為null，這樣一來的話，JVM在合適的時(shí)間就會(huì)回收該對(duì)象。

　　比如Vector類的clear方法中就是通過將引用賦值為null來實(shí)現(xiàn)清理工作的：

/**
* Removes the element at the specified position in this Vector.
* Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
* indices). Returns the element that was removed from the Vector.
*
* @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
* ({@code index < 0 || index >= size()})
* @param index the index of the element to be removed
* @return element that was removed
* @since 1.2
*/
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
Object oldValue = elementData[index];
int numMoved = elementCount - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
return (E)oldValue;
}

　　2.軟引用（SoftReference）

　　軟引用是用來描述一些有用但并不是必需的對(duì)象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference類來表示。對(duì)于軟引用關(guān)聯(lián)著的對(duì)象，只有在內(nèi)存不足的時(shí)候JVM才會(huì)回收該對(duì)象。因此，這一點(diǎn)可以很好地用來解決OOM的問題，并且這個(gè)特性很適合用來實(shí)現(xiàn)緩存：比如網(wǎng)頁(yè)緩存、圖片緩存等。

　　軟引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，如果軟引用所引用的對(duì)象被JVM回收，這個(gè)軟引用就會(huì)被加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。下面是一個(gè)使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
System.out.println(sr.get());
}
}

　　3.弱引用（WeakReference）

　　弱引用也是用來描述非必需對(duì)象的，當(dāng)JVM進(jìn)行垃圾回收時(shí)，無(wú)論內(nèi)存是否充足，都會(huì)回收被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference類來表示。下面是使用示例：

import java.lang.ref.WeakReference;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
System.out.println(sr.get());
System.gc(); //通知JVM的gc進(jìn)行垃圾回收
System.out.println(sr.get());
}
}

　　輸出結(jié)果為：

hello
null

　　第二個(gè)輸出結(jié)果是null，這說明只要JVM進(jìn)行垃圾回收，被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象必定會(huì)被回收掉。不過要注意的是，這里所說的被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象是指只有弱引用與之關(guān)聯(lián)，如果存在強(qiáng)引用同時(shí)與之關(guān)聯(lián)，則進(jìn)行垃圾回收時(shí)也不會(huì)回收該對(duì)象（軟引用也是如此）。

　　弱引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，如果弱引用所引用的對(duì)象被JVM回收，這個(gè)軟引用就會(huì)被加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。

　　4.虛引用（PhantomReference）

　　虛引用和前面的軟引用、弱引用不同，它并不影響對(duì)象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference類表示。如果一個(gè)對(duì)象與虛引用關(guān)聯(lián)，則跟沒有引用與之關(guān)聯(lián)一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收。

　　要注意的是，虛引用必須和引用隊(duì)列關(guān)聯(lián)使用，當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)對(duì)象時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會(huì)把這個(gè)虛引用加入到與之 關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。程序可以通過判斷引用隊(duì)列中是否已經(jīng)加入了虛引用，來了解被引用的對(duì)象是否將要被垃圾回收。如果程序發(fā)現(xiàn)某個(gè)虛引用已經(jīng)被加入到引用隊(duì)列，那么就可以在所引用的對(duì)象的內(nèi)存被回收之前采取必要的行動(dòng)。

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
System.out.println(pr.get());
}
}

二.進(jìn)一步理解軟引用和弱引用

　　對(duì)于強(qiáng)引用，我們平時(shí)在編寫代碼時(shí)經(jīng)常會(huì)用到。而對(duì)于其他三種類型的引用，使用得最多的就是軟引用和弱引用，這2種既有相似之處又有區(qū)別。它們都是用來描述非必需對(duì)象的，但是被軟引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只有在內(nèi)存不足時(shí)才會(huì)被回收，而被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象在JVM進(jìn)行垃圾回收時(shí)總會(huì)被回收。

　　在SoftReference類中，有三個(gè)方法，兩個(gè)構(gòu)造方法和一個(gè)get方法（WekReference類似）：

　　兩個(gè)構(gòu)造方法：

public SoftReference(T referent) {
super(referent);
this.timestamp = clock;
}
public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
super(referent, q);
this.timestamp = clock;
}

　　get方法用來獲取與軟引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象的引用，如果該對(duì)象被回收了，則返回null。

　　在使用軟引用和弱引用的時(shí)候，我們可以顯示地通過System.gc()來通知JVM進(jìn)行垃圾回收，但是要注意的是，雖然發(fā)出了通知，JVM不一定會(huì)立刻執(zhí)行，也就是說這句是無(wú)法確保此時(shí)JVM一定會(huì)進(jìn)行垃圾回收的。

三.如何利用軟引用和弱引用解決OOM問題

　　前面講了關(guān)于軟引用和弱引用相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，那么到底如何利用它們來優(yōu)化程序性能，從而避免OOM的問題呢？

　　下面舉個(gè)例子，假如有一個(gè)應(yīng)用需要讀取大量的本地圖片，如果每次讀取圖片都從硬盤讀取，則會(huì)嚴(yán)重影響性能，但是如果全部加載到內(nèi)存當(dāng)中，又有可能造成內(nèi)存溢出，此時(shí)使用軟引用可以解決這個(gè)問題。

　　設(shè)計(jì)思路是：用一個(gè)HashMap來保存圖片的路徑 和 相應(yīng)圖片對(duì)象關(guān)聯(lián)的軟引用之間的映射關(guān)系，在內(nèi)存不足時(shí)，JVM會(huì)自動(dòng)回收這些緩存圖片對(duì)象所占用的空間，從而有效地避免了OOM的問題。在Android開發(fā)中對(duì)于大量圖片下載會(huì)經(jīng)常用到。

　　下面這段代碼是摘自博客：

　　http://blog.csdn.net/arui319/article/details/8489451

private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
<br>....
public void addBitmapToCache(String path) {
// 強(qiáng)引用的Bitmap對(duì)象
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
// 軟引用的Bitmap對(duì)象
SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
// 添加該對(duì)象到Map中使其緩存
imageCache.put(path, softBitmap);
}
public Bitmap getBitmapByPath(String path) {
// 從緩存中取軟引用的Bitmap對(duì)象
SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
// 判斷是否存在軟引用
if (softBitmap == null) {
return null;
}
// 取出Bitmap對(duì)象，如果由于內(nèi)存不足Bitmap被回收，將取得空
Bitmap bitmap = softBitmap.get();
return bitmap;
} 

　　當(dāng)然這里我們把緩存替換策略交給了JVM去執(zhí)行，這是一種比較簡(jiǎn)單的處理方法。復(fù)雜一點(diǎn)的緩存，我們可以自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)一個(gè)類，這里面就涉及到緩存策略的問題了，具體可以參考之前的一篇博文：《緩存算法（頁(yè)面置換算法）-FIFO、LFU、LRU》

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