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這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java的引用類型及使用場景是什么,小編覺得挺實用的,因此分享給大家做個參考,希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
每種編程語言都有自己操作內(nèi)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(jìn)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。
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(dāng)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(dāng)內(nèi)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(rèn)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(dǎo)致系統(tǒng)嚴(yán)重錯誤。但是當(dāng)對象被賦值為 null 之后,會被回收,并且會執(zhí)行對象的 finalize 函數(shù),此時我們可以通過該函數(shù)拯救自己,但是有兩點需要注意一個是只能拯救一次,當(dāng)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(shù),本例只是為了說明問題重寫了此函數(shù),如果在工作中誤重寫了此函數(shù),可能會導(dǎo)致垃圾不能回收,最終 OOM,另外有熟悉 GC 的同學(xué)沒?猜一下我為什么要 sleep 一下?
在我剛學(xué) 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(jié)果和強引用類型并沒有什么區(qū)別是吧?結(jié)果和我們想的一樣,但是別著急,加一個啟動參數(shù)再試試:
-Xms20m -Xmx20m
我們都知道,這兩個參數(shù)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(shè)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(yīng)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(nèi)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(nèi)存不足時,垃圾回收器則會回收軟引用對象,當(dāng)然回收了軟引用對象之后仍然沒有足夠的內(nèi)存,這時同樣會拋出內(nèi)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(yīng)用,特麻煩,會 OOM,其實使用軟引用應(yīng)該很輕松的能解決這個問題。
弱引用是通過 java.lang.ref.WeakReference 類來實現(xiàn)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(tǒng) 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(jìn)行回收??吹竭@里可能會有同學(xué)有疑問,GC 什么時候啟動,除了我們顯示調(diào)用外,我們并不能控制(其實就算我們顯示調(diào)用,GC 也可能不會立即執(zhí)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(xiàn)的,所以當(dāng)你使用 ThreadLocal 的時候,就已經(jīng)在使用弱類型了,我之前曾經(jīng)寫過關(guān)于 ThreadLocal 的文章,但是當(dāng)時理解不是很準(zhǔn)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(guān)于 ThreadLocal 的文章,詳細(xì)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(shè)置一下,設(shè)置一下啟動的時候堆的大小,不要設(shè)置太大,可以看出區(qū)別。
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(xiàn)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(jìn)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(nèi)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(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個對象時,如果發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(fā)現(xiàn)某個虛引用已經(jīng)被加入到引用隊列,那么就可以在所引用的對象的內(nèi)存被回收之前采取一些必要的行動。
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