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詳解Java的引用類型及使用場景

瀏覽:5日期:2022-08-15 08:42:16

每種編程語言都有自己操作內存中元素的方式,例如在 C 和 C++ 里是通過指針,而在 Java 中則是通過“引用”。在 JDK.1.2 之后,Java 對引用的概念進行了擴充,將引用分為了:強引用(Strong Reference)、軟引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)、虛引用(Phantom Reference)4 種,這 4 種引用的強度依次減弱,今天這篇文章就簡單介紹一下這四種類型,并簡單說一下他們的使用場景。

1. 強引用(Strong Reference)

強引用類型,是我們最常講的一個類型,我們先看一個例子:

package cn.bridgeli.demo.reference; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 10:02 */public class User { @Override protected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println('finalize'); } } package cn.bridgeli.demo.reference; import org.junit.Test; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 10:03 */public class StrongReferenceTest { @Test public void testStrongReference() {User user = new User();user = null;System.gc();try { Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();} }}

我們都知道當一個實例對象具有強引用時,垃圾回收器不會回收該對象,當內存不足時,寧愿 OOM,也就是拋出 OutOfMemeryError 異常也不會回收強引用的對象,因為 JVM 認為強引用的對象是用戶正在使用的對象,它無法分辨出到底該回收哪個,強行回收有可能導致系統嚴重錯誤。但是當對象被賦值為 null 之后,會被回收,并且會執行對象的 finalize 函數,此時我們可以通過該函數拯救自己,但是有兩點需要注意一個是只能拯救一次,當再次被垃圾回收的時候就不能拯救了,另一個就是有事沒事千萬不要重寫次函數,本例只是為了說明問題重寫了此函數,如果在工作中誤重寫了此函數,可能會導致垃圾不能回收,最終 OOM,另外有熟悉 GC 的同學沒?猜一下我為什么要 sleep 一下?

2. 軟引用(Soft Reference)

在我剛學 Java 的時候,并不知道怎么使用軟引用,那時候只知道強引用,其實是通過 java.lang.ref.SoftReference 類來使用軟引用的,為了說明軟引用,我們先看一個例子:

package cn.bridgeli.demo.reference; import org.junit.Test; import java.lang.ref.SoftReference; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 10:21 */public class SoftReferenceTest { @Test public void testSoftReference() {SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10]);System.out.println(softReference.get()); System.gc(); try { Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();} System.out.println(softReference.get()); byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 12]; System.out.println(softReference.get()); }}

除了通過 get 方法獲取我們的軟引用對象之外,運行結果和強引用類型并沒有什么區別是吧?結果和我們想的一樣,但是別著急,加一個啟動參數再試試:

-Xms20m -Xmx20m

我們都知道,這兩個參數是控制 JVM 啟動的時候堆的最大值和最小值的,這里面我們設置的最大值和最小值都是 20M,按照強引用的邏輯,我們一共申請了 22M 的空間,應該 OOM 才對,事實證明并沒有,通過打印語句證明,我們的軟引用被回收了,所以軟引用的特點是:在內存足夠的時候,軟引用對象不會被垃圾回收器回收,只有在內存不足時,垃圾回收器則會回收軟引用對象,當然回收了軟引用對象之后仍然沒有足夠的內存,這時同樣會拋出內存溢出異常。

看了軟引用的特點,我們很容易想到軟引用的使用場景:緩存。記得剛工作的時候,有個同事給我說,他做 Android,有一個加載圖片的應用,特麻煩,會 OOM,其實使用軟引用應該很輕松的能解決這個問題。

3. 弱引用(Weak Reference)

弱引用是通過 java.lang.ref.WeakReference 類來實現的,同樣我們也先看一個例子:

package cn.bridgeli.demo.reference; import org.junit.Test; import java.lang.ref.WeakReference; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 10:30 */public class WeakReferenceTest { @Test public void testWeakReference() {WeakReference<User> weakReference = new WeakReference<>(new User());System.out.println(weakReference.get()); System.gc(); try { Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();} System.out.println(weakReference.get()); }}

通過例子我們可以看到,弱引用是一種比軟引用更弱的引用類型:在系統 GC 時,只要發現弱引用,不管系統堆空間是否足夠,都會將對象進行回收。看到這里可能會有同學有疑問,GC 什么時候啟動,除了我們顯示調用外,我們并不能控制(其實就算我們顯示調用,GC 也可能不會立即執行),而且 GC 之后,弱引用立即被回收,引用不到了,那么這個類型有什么用呢?其實這個類型還真有大用,我們鼎鼎大名的 ThreadLocal 類就是借助于這個類實現的,所以當你使用 ThreadLocal 的時候,就已經在使用弱類型了,我之前曾經寫過關于 ThreadLocal 的文章,但是當時理解不是很準確,不過說明的例子是沒有問題的,所以還有一定的參考價值,后面看看啥時候有機會重寫一篇關于 ThreadLocal 的文章,詳細說說這個類。

另外除了 ThreadLocal 類外還有一個類值得說一下,那就是 java.util.WeakHashMap 類,見名知意,我們就可以猜到這個類的特點。同樣通過一個例子說明一下:

package cn.bridgeli.demo.reference; import org.junit.Test; import java.util.Map;import java.util.WeakHashMap; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 10:38 */public class WeakHashMapTest { @Test public void testWeakHashMap() {Map map = new WeakHashMap<String, Object>();for (int i = 0; i < 10000; i++) { map.put('key' + i, new byte[i]);} //Map map = new HashMap<String, Object>();//for (int i = 0; i < 10000; i++) {// map.put('key' + i, new byte[i]);//} }}

記得啟動的時候設置一下,設置一下啟動的時候堆的大小,不要設置太大,可以看出區別。

4. 虛引用(Phantom Reference)

通過前面的例子,我們可以看到引用強度是越來越弱的,所以虛引用是最弱的一種引用類型,到底有多弱呢,我們同樣通過一個例子來看,需要說明的是,虛引用是通過 java.lang.ref.PhantomReference 類實現的。

package cn.bridgeli.demo.reference; import org.junit.Test; import java.lang.ref.PhantomReference;import java.lang.ref.Reference;import java.lang.ref.ReferenceQueue;import java.util.ArrayList;import java.util.List; /** * @author BridgeLi * @date 2021/2/26 11:05 */public class PhantomReferenceTest { ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue(); List<Object> list = new ArrayList<>(); @Test public void testPhantomReference() {PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(new Object(), referenceQueue);System.out.println(phantomReference.get()); new Thread(() -> { while (true) {Reference reference = referenceQueue.poll();if (null != reference) { System.out.println('============ ' + reference.hashCode() + ' ============');} }}).start(); new Thread(() -> { while (true) {list.add(new byte[1024 * 1024 * 10]); }}).start(); try { Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();} }}

我們看到了是什么?雖然軟引用和弱引用也很弱,但是我們還是可以通過 get 方法獲取到我們的引用對象,但是虛引用卻不行,點進去看一下源碼,我們可以看到虛引用的 get 方法,直接返回 null,也就是我們直接拿不到虛引用對象,那么這個類型又有什么使用場景呢?其實這個類型就不是給我們普通程序員使用的,在 io、堆外內存中有使用,所以對于我們普通程序員來說,了解到存在這個類型,另外通過上面的例子,我們還可以看到:當垃圾回收器準備回收一個對象時,如果發現它還有虛引用,就會在垃圾回收后,銷毀這個對象,將這個虛引用加入引用隊列。程序可以通過判斷引用隊列中是否已經加入了虛引用,來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。那么我們就可以在程序中發現某個虛引用已經被加入到引用隊列,那么就可以在所引用的對象的內存被回收之前采取一些必要的行動。

以上就是詳解Java的引用類型及使用場景的詳細內容,更多關于Java 引用類型及使用場景的資料請關注好吧啦網其它相關文章!

標簽: Java
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