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JAVA 弱引用是什么

發(fā)布時(shí)間:2020-08-18 11:55:46 來源:億速云 閱讀:167 作者:小新 欄目:開發(fā)技術(shù)

小編給大家分享一下JAVA 弱引用是什么,希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲,下面讓我們一起去探討吧!

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(duì)象的,它是比軟引用更弱的引用類型。在發(fā)生GC時(shí),只要發(fā)現(xiàn)弱引用,不管系統(tǒng)堆空間是否足夠,都會(huì)將對(duì)象進(jìn)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(duì)象,一旦在GC時(shí)被掃描到,就逃脫不了被回收的命運(yùn)。

但是,弱引用指向的對(duì)象也并不一定就馬上會(huì)被回收,如果弱引用對(duì)象較大,直接進(jìn)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(duì)象也可能存在較長的一段時(shí)間。一旦一個(gè)弱引用對(duì)象被垃圾回收器回收,便會(huì)加入到一個(gè)引用隊(duì)列中(如果有的話)。

弱引用對(duì)應(yīng)的類為WeakReference,舉個(gè)栗子:

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

這里我們把s設(shè)置為null后,字符串對(duì)象便只有弱引用指向它。

弱可達(dá)

如果一個(gè)對(duì)象與GC Roots之間僅存在弱引用,則稱這個(gè)對(duì)象為弱可達(dá)(weakly reachable)對(duì)象。

注意

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

下面的代碼會(huì)讓s再次持有對(duì)象的強(qiáng)引用:

s = weakRef.get();

如果在weakRef包裹的對(duì)象被回收前,用強(qiáng)引用關(guān)聯(lián)該對(duì)象,那這個(gè)對(duì)象又會(huì)變成強(qiáng)可達(dá)狀態(tài)。

來看一個(gè)簡單的栗子了解一下WeakReference引用的對(duì)象是何時(shí)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(duì)象,并用一個(gè)強(qiáng)引用指向它
  //oomObj = weakRef.get();

  // 該線程不斷讀取這個(gè)弱引用,并不斷往列表里插入數(shù)據(jù),以促使系統(tǒng)早點(diǎn)進(jìn)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(gè)線程不斷讀取引用隊(duì)列,當(dāng)弱引用指向的對(duì)象唄回收時(shí),該引用就會(huì)被加入到引用隊(duì)列中
  new Thread(() -> {
   while (true) {
    Reference<&#63; extends TestClass> poll = QUEUE.poll();
    if (poll != null) {
     System.out.println("--- 弱引用對(duì)象被jvm回收了 ---- " + poll);
     System.out.println("--- 回收對(duì)象 ---- " + poll.get());
    }
   }
  }).start();

  //將強(qiáng)引用指向空指針 那么此時(shí)只有一個(gè)弱引用指向TestClass對(duì)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(shè)置一下虛擬機(jī)參數(shù):

-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m

運(yùn)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(duì)象被jvm回收了 ---- java.lang.ref.WeakReference@51a947fe
--- 回收對(duì)象 ---- null
null
...省略n個(gè)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(shí)弱引用也并不是一發(fā)生GC就被回收掉了。

應(yīng)用場(chǎng)景

如果一個(gè)對(duì)象僅僅是偶爾使用,并且希望在使用時(shí)隨時(shí)就能獲取到,但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集,那么你應(yīng)該用 WeakReference 來引用該對(duì)象。

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)象被垃圾回收,Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)弱引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)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(gè)引用隊(duì)列,插入的元素會(huì)被包裹成WeakReference,并加入隊(duì)列中,用來做緩存再合適不過。

在Tomcat的緩存中,其實(shí)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?cái)?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(gè)map,如果對(duì)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(duì)時(shí),先檢查eden緩存的容量是否超出設(shè)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(duì)都放入longterm。再將eden清空并插入該鍵值對(duì)。

在get方法中,也是優(yōu)先從eden中找對(duì)應(yīng)的key,如果沒有則進(jìn)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(shè)計(jì),相對(duì)常用的對(duì)象都能在eden緩存中找到,不常用(有可能被銷毀的對(duì)象)的則進(jìn)入longterm緩存。而longterm的key的實(shí)際對(duì)象沒有其他引用指向它時(shí),gc就會(huì)自動(dòng)回收heap中該弱引用指向的實(shí)際對(duì)象,并將弱引用放入其引用隊(duì)列中。

弱引用與軟引用對(duì)比

弱引用與軟引用的區(qū)別在于:

  1. 只具有弱引用的對(duì)象擁有更短暫的生命周期。
  2. 被垃圾回收器回收的時(shí)機(jī)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(duì)象,不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否,都會(huì)回收它的內(nèi)存。而被軟引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只有在內(nèi)存不足時(shí)才會(huì)被回收。
  3. 弱引用不會(huì)影響GC,而軟引用會(huì)一定程度上對(duì)GC造成影響。

相似之處:都是用來描述非必需對(duì)象的。

那么什么時(shí)候用SoftReference,什么時(shí)候用WeakReference呢?

如果緩存的對(duì)象是比較大的對(duì)象,使用頻率相對(duì)較高的對(duì)象,那么使用SoftReference會(huì)更好,因?yàn)檫@樣能讓緩存對(duì)象有更長的生命周期。

如果緩存對(duì)象都是比較小的對(duì)象,使用頻率一般或者相對(duì)較低,那么使用WeakReference會(huì)更合適。

當(dāng)然,如果實(shí)在不知道選哪個(gè),一般而言,用作緩存時(shí)使用WeakHashMap都不會(huì)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(duì)象的生命周期,一旦對(duì)象只剩下弱引用,它就隨時(shí)可能會(huì)被回收
  • 可以通過弱引用獲取對(duì)象的強(qiáng)引用
  • 弱引用適合用作緩存

看完了這篇文章,相信你對(duì)JAVA 弱引用是什么有了一定的了解,想了解更多相關(guān)知識(shí),歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!

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