JAVA 引用学习

JDK1.2 之前,Java 中引用的定义很传统:如果 reference 类型的数据存储的数值代表的是另一块内存的起始地址,就称这块内存代表一个引用。

JDK1.2 以后,Java 对引用的概念进行了扩充,将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种(引用强度逐渐减弱)

1.强引用

以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那就类似于必不可少的生活用品,垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足,Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误,使程序异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

2.软引用(SoftReference)

如果一个对象只具有软引用,那就类似于可有可无的生活用品。如果内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它,如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它,该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收,JAVA 虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

3.弱引用(WeakReference)

如果一个对象只具有弱引用,那就类似于可有可无的生活用品。弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。不过,由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程, 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java 虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

4.虚引用(PhantomReference)

“虚引用”顾名思义,就是形同虚设,与其他几种引用都不同,虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于: 虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列,那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

特别注意,在程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用,使用软引用的情况较多,这是因为软引用可以加速 JVM 对垃圾内存的回收速度,可以维护系统的运行安全,防止内存溢出(OutOfMemory)等问题的产生。

一个防止内存溢出的缓存Map:

import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.AbstractMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class SoftHashMap extends AbstractMap<String, Object> {

	/** The internal HashMap that will hold the SoftReference. */
	/** 使用一个HashMap 保存弱引用的值 */
	private final Map<String, Object> hash = new HashMap<String, Object>();
	/** The number of "hard" references to hold internally. */
	/** 热点缓存数量 */
	private final int HARD_SIZE;
	/** The FIFO list of hard references, order of last access. */
	/** 保存热点缓存的强应用 */
	private final LinkedList<Object> hardCache = new LinkedList<Object>();
	/** Reference queue for cleared SoftReference objects. */
	/** 软引用被回收后的队列 */
	private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<Object>();

	public SoftHashMap() {
		this(100);
	}

	public SoftHashMap(int hardSize) {
		HARD_SIZE = hardSize;
	}

	public Object get(String key) {
		Object result = null;
		// We get the SoftReference represented by that key
		SoftReference<Object> soft_ref = (SoftReference<Object>) hash.get(key);
		if (soft_ref != null) {
			// From the SoftReference we get the value, which can be
			// null if it was not in the map, or it was removed in
			// the processQueue() method defined below
			result = soft_ref.get();
			if (result == null) {
				// If the value has been garbage collected, remove the
				// entry from the HashMap.
				hash.remove(key);
			} else {
				// We now add this object to the beginning of the hard
				// reference queue. One reference can occur more than
				// once, because lookups of the FIFO queue are slow, so
				// we don't want to search through it each time to remove
				// duplicates.
				hardCache.addFirst(result);
				if (hardCache.size() > HARD_SIZE) {
					// Remove the last entry if list longer than HARD_SIZE
					hardCache.removeLast();
				}
			}
		}
		return result;
	}

	/**
	 * We define our own subclass of SoftReference which contains not only the
	 * value but also the key to make it easier to find the entry in the HashMap
	 * after it's been garbage collected.
	 */
	private static class SoftValue extends SoftReference {
		private final Object key; // always make data member final

		/**
		 * Did you know that an outer class can access private data members and
		 * methods of an inner class? I didn't know that! I thought it was only
		 * the inner class who could access the outer class's private
		 * information. An outer class can also access private members of an
		 * inner class inside its inner class.
		 */
		private SoftValue(Object k, Object key, ReferenceQueue q) {
			super(k, q);
			this.key = key;
		}
	}

	/**
	 * Here we go through the ReferenceQueue and remove garbage collected
	 * SoftValue objects from the HashMap by looking them up using the
	 * SoftValue.key data member.
	 */
	private void processQueue() {
		SoftValue sv;
		while ((sv = (SoftValue) queue.poll()) != null) {
			hash.remove(sv.key); // we can access private data!
		}
	}

	/**
	 * Here we put the key, value pair into the HashMap using a SoftValue
	 * object.
	 */
	public Object put(String key, Object value) {
		processQueue(); // throw out garbage collected values first
		return hash.put(key, new SoftValue(value, key, queue));
	}

	public Object remove(Object key) {
		processQueue(); // throw out garbage collected values first
		return hash.remove(key);
	}

	public void clear() {
		hardCache.clear();
		processQueue(); // throw out garbage collected values
		hash.clear();
	}

	public int size() {
		processQueue(); // throw out garbage collected values first
		return hash.size();
	}

	public Set entrySet() {
		// no, no, you may NOT do that!!! GRRR
		throw new UnsupportedOperationException();
	}

}