Java 中的强引用、弱引用、软引用和虚引用

news2024/11/26 5:52:06

一、继承结构

1.1 四大引用的继承关系

在 Java 中一共有四种引用类型，分别是强引用、弱引用、软引用和虚引用，其中，我们常用的是强引用，而其他三种引用都需要引入特定的 java.lang.ref 才能使用，他们的继承结构如下：

一般只有强引用是直接使用的，而其他的三种引用都需要配合引用队列（ReferenceQueue）来使用会更好。

Java 中变量的类型有两大类，值类型和引用类型，这里的引用类型就是指可以引用的对象。在对引用类型进行操作时，我们实际只是得到了它的内存地址，通过内存地址来访问这个对象，并对其进行相关的操作，这和 C++ 的指针极为相似，但不完全相同。C++ 有基础数据类型的指针，而 Java 没有基础数据类型的引用，取而代之的是值类型。

1.2 引用和指针的关系

这里拓展和延伸一下，具体解释 C++ 中的指针、引用和 Java 的引用之间的区别和联系。

C++ 的指针

C++ 中的指针指向对象的内存地址，在参数传递时，以指针传递时只会将对象的内存地址传过去，在函数或方法内部再对地址进行访问以达到传参的目的。

Java 的引用

Java 中的引用和 C++ 中的指针类似，但是也不完全相同。Java 中的引用没有基础类型的引用，只能是引用类型，因此相比于 C++，没有 int 类型变量的地址一说，Java 只能得到引用类型的地址，无法得到基本数据类型的内存地址。

C++ 的引用

C++ 中也是有引用的，不过 C++ 的引用和指针以及 Java 的引用不同，它是变量或者对象的别名，和拷贝不一样，它是直接对原本的数据进行操作的。

二、四大引用方式

2.1 强引用(Reference)

使用强引用不需要引入任何包，Java 的引用方式默认就是强引用。

我们一般使用的引用都是强引用，当内存不足时，JVM 开始回收垃圾，但对于强引用的对象，JVM 不会对其进行回收，就算出现了 OOM（OutOfMemory），JVM 也不会对其进行回收，也就是说，强引用的对象是不会被 JVM 给回收的。这可以防止一些资源在程序运行的时候被回收了，当然，有利也有弊，当一些资源过大时，它们会占用大量的内存，甚至出现了 OOM 时，JVM 依然不会对其回收，这可能导致程序出现问题。在某些情况下，这会造成程序的内存泄露。

2.2 软引用(SoftReference)

使用软引用需要引入 java.lang.ref.SoftReference。

软引用不像强引用那么绝对，当内存不足时，JVM 就会尝试回收垃圾，而软引用的对象在这个时候就会被回收。不过，若没有达到内存不足的情况，JVM 不会回收软引用的对象。软引用的这个特性非常好，可以说它就是 Java 自动管理内存的标配，为什么这么说呢？我们知道，Java 是可以自动管理内存的，但在程序的运行过程中，JVM 是无法自动判断某些内存空间的，而这部分空间如果都是强引用对象且占用了很大的内存，甚至导致出现了 OOM，那么程序就出问题。这个时候，程序员就应该将其设定为软引用，告诉 JVM，这个对象在内存不足的时候是可以释放的。图片资源的缓存，网页资源的缓存中就大量使用了软引用。

2.3 弱引用(WeakReference)

使用弱引用需要引入 java.lang.ref.WeakReference。

弱引用，是一种比软引用还要“弱”的引用方式。当 Java 的垃圾回收机制开始运行时，弱引用的对象就会立刻被回收，无论内存是否充足。弱引用一般使用不多。

2.4 虚引用(PhantomReference)

使用虚引用需要引入 java.lang.ref.PhantomReference。

虚引用，顾名思义，其引用是虚的，并非真实的引用，因此可以认为这个对象没有任何引用，这个对象也无法通过虚引用被访问。虚引用对象在任何时候都可能被回收。虚引用可以理解为给这个对象打了个标记，程序员可以从中知道，这个对象要被回收或者已经被回收，虚引用的存在只是象征着这个对象曾经存在过。

三、总结

以上四种引用方式可以总结为下表：

引用方式	内存不足时	垃圾回收机制启动时	其余情况
强引用	否	否	否
软引用	是	否	否
弱引用	是	是	否
虚引用	可能	可能	可能