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1、java对象的强、软、弱、虚引用Java:对象的强、软、弱和虚引用1.对象的强、软、弱和虚引用在JDK1.2以前的版本中，若一个对象不被任何变量引用，那么程序就无法再运用这个对象。也就是说，只有对象处于可触及(reachable)状态，程序才能运用它。从JDK1.2版本起先，把对象的引用分为4种级别，从而使程序能更加敏捷地限制对象的生命周期。这4种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。图1为对象应用类层次。图1强引用(StrOngReferenCe)强引用是运用最普遍的引用。假如一个对象具有强引用，那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OutOfMemo
2、ryError错误，使程序异样终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。软引用(SoftReferenCe)假如一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；假如内存空间不足了，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运用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存(卜文给出示例),软引用可以和一个弓I用队列(ReferenCCQUCUe)联合运用，假如软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，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。弱引用(WeakReference)弱引用与软引用的区分在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命
3、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，一且发觉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，因此不肯定会很快发觉那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个弓I用队列(RCferCnCCQUCUe)联合运用，假如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。(力虚引用(PhantomReference)虚引用顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会确定对象的生命周期。假如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瑞回收。虚引用
4、主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区分在于：虚弓I用必需和弓I用队列(RefercnccQucue)联合运用。当垃圾回收器打算回收一个对象时，假如发觉它还有虚引用，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。RcferenccQueuequeue=newReferenceQucucO;PhantomReferencepr=newPhantomReference(object,queue)：程序可以通过推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坨圾回收。假如程序发觉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
5、象的内存被回收之前实行必要的行动。2.对象可及性的推断在许多时候，一个对象并不是从根集干脆引用的，而是一个对象被其他对象引用，甚至同时被几个对象所引用，从而构成一个以根集为顶的树形结构。如图2所示在这个树形的引用链中，箭头的方向代表了引用的方向，所指向的对象是被引用对象。由图可以看出，从根集到一个对象可以由许多条路径。比如到达对象5的路径就有-，-两条路径。由此带来了一个问题，那就是某个对象的可及性如何推断：单条引用路径可及性推断：在这条路径中，最弱的一个引用确定对象的可及性。多条引用路径可及性推断：几条路径中，最强的一条的引用确定对象的可及性。比如，我们假设图2中引用和为强引用，为软引用，为
6、弱引用，对于对象5依据这两个推断原则，路径-取最弱的引用，因此该路径对对象5的引用为软引用。同样，-为弱引用。在这两条路径之间取最强的引用，于是对象5是一个软可及对象。3.运用软引用构建敏感数据的缓存3.1为什么须要运用软引用首先，我们看一个雇员信息查询系统的实例。我们将运用一个Java语言实现的雇员信息查询系统查询存储在磁盘文件或者数据库中的雇员人事档案信息。作为一个用户，我们完全有可能须要回头去查看几分钟甚至几秒钟前查看过的雇员档案信息、（同样，我们在阅读WEB页面的时候也常常会运用后退按钮）。这时我们通常会有两种程序实现方式：一种是把过去查看过的雇员信息保存在内存中，每一个存储了雇员档案
7、信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序始终；另一种是当用户起先查看其他雇员的档案信息的时候，把存储了当前所查看的雇员档案信息的Java对象结束引用，使得垃圾收集线程可以回收其所占用的内存空间，当用户再次须要阅读该雇员的档案信息的时候，市新构建该雇员的信息。很明显，第一种实现方法将造成大量的内存奢侈，而其次种实现的缺陷在于即使坨圾收集线程还没有进行垃圾收集，包含雇员档案信息的对象仍旧完好地保存在内存中，应用程序也要市新构建一个对象。我们知道，访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素，假如能重新获得那些尚未被回收的JaVa对象的引用，必将削减不必要的访问
8、，大大提高程序的运行速度。3.2假如运用软引用SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不阻碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说，一旦SoftReference保存了对一个JaVa对象的软引用后，在垃圾线程对这个JaVa对象回收前，SoftReference类所供应的get()方法返回Java对象的强引用。另外，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get()方法将返回null看下面代码：MyObjectaRef=newMyObject();SoftReferenceaSoftRef=newSoftReference(aRef);此时，
9、对于这个MyObject对象，有两个引用路径，一个是来自SoftReference对象的软引用，一个来Fl变量aReference的强引用，所以这个MyObjeCt对象是强可及对象。随即，我们可以结束aReference对这个MyObject实例的强弓I用：aRef=null：此后，这个VyobjeCt对象成为了软可及对象。假如垃圾收集线程进行内存垃圾收集，并不会因为布一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区分对待：软可及对象的清理是由垃圾收集线程依据其特定算法依据内存需求确定的。也就是说，垃圾收集线程
10、会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象，而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象，对那些刚刚构建的或刚刚运用过的新软可反对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前，我们可以通过：MyObjectanotherRef=(MyObject)aSoftRef.get();重新获得对该实例的强引用。而回收之后，调用gel()方法就只能得到null了。3.3运用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference作为一个JaVa对象，SoftRefercnce对象除了具有保存软引用的特别性之外，也具有JaVa对象的一般性。所以，当软可及对象
11、被回收之后，虽然这个SoftReference对象的get()方法返回null,但这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值，须要一个适当的清除机制，避开大量SofIReference对象带来的内存泄漏。在java.lang.ref包里还供应了RcferenceQueueo假如在创建SoftReference对象的时候，运用了一个ReferenccQueue对象作为参数供应应SoftRCferenCe的构造方法，如:ReferenceQueuequeue=newReferenceQueueO:SoftReferenceref=newSoftReference(aMyObject,
12、queue):那么当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时，ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueueo也就是说，ReferenceQueue中保存的对象是RefCrenCC对象,而且是已经失去了它所软引用的对象的ReferenCe对象。另外从RcferenceQucuc这个名字也可以看出，它是一个队列，当我们调用它的poll()方法的时候，假如这个队列中不是空队列,那么将返回队列前面的那个Reference对象。在任何时候,我们都可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检杏是否有它所关切的非强可及
13、对象被回收。假如队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个RCferenCe对象。利用这个方法，我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象已经被回收。于是我们可以把这些失去所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。常用的方式为：SoftReferenceref=null;while(ref=(EmployeeRef)q.pollO)!=null)/清除ref理解了ReferenceQueue的工作机制之后，我们就可以起先构造一个JaVa对象的高速缓存器了。3. 4通过软可及对象重获方法实现Java对象的高速缓存利用Java2平台垃圾收集机制的特性以及
14、前述的垃圾对象重获方法，我们通过一个雇员信息查询系统的小例子来说明如何构建一种高速缓存器来避开重熨构建同一个对象带来的性能损失。我们将一个雇员的档案信息定义为一个Employee类：PUbIiCclassEmployeeprivateStringid;/雇员的标识号码privateStringname;/雇员姓名privateStringdepartment;/该雇员所在部门privateStringPhone;/该雇员联系电话privateintsalary：/该雇员薪资privateStringorigin;/该雇员信息的来源/构造方法publicEmployee(Stringid)thi
15、s,id=id;gotDataFrom1nfoCenter();/到数据库中取得雇员信息privatevoidgetDataFromlnfoCenterO/和数据库建立连接并查询该雇员的信息，将查询结果赋值/给name,department,plone,salary等变量同时将origin赋值为FromDataBase这个Employee类的构造方法中我们可以预见，假如每次须要查询一个雇员的信息。哪怕是几秒中之前刚刚杳询过的，都要重新构建一个实例，这是须要消耗许多时间的。下面是一个对EmPlOyeC对象进行缓存的缓存器的定义：importjava.lang.ref.ReferenceQueue
16、:importjava.lang.ref.SoflReference;importjava,uti1.Hashtable;publicclassEmployeeCachestaticprivateEmployeeCachecache;/个Cache实例privateHashtableString,EmployeeRefemployeeRefs;/用于Chche内容的存储privateRcferenccQueueEniployeeq;/垃圾Reference的队列继承SoftReference,使得每一个实例都具有可识别的标识。/并且该标识与其在HashMap内的key相同。privatecla
17、ssEmployeeRefextendsSoftReferenceEmployeeprivateString_key=;publicEmp1oyeeRef(Emp1oyeeem,ReferenceQueueEmployeeq)super(em,q);_key=em.getID();)/构建一个缓存器实例privateEmployeeCacheO(CmployeeRefs=newHashtableString,EmployeeRefO;q=newReferenccQucueEmployeeO;/取得缓存器实例publicstaticEmployeeCachegetInstanceOif(cach
18、e=null)cache=newEmployeeCacheO;returncache：)以软引用的方式对一个Employee对象的实例进行引用并保存该引用privatevoidcacheEmpIoyee(Emp1oyeeem)cIeanCacheO;/清除垃圾引用EmployeeRefref=newEmployeeRef(cm,q);empIoyeeRefs.put(em.getIDO,ref);依据所指定的ID号，重新获得相应Employee对象的实例publicEmployeegetEmployee(StringID)Employeeem=null：/缓存中是否有该Employee实例的软
19、引用，假如有，从软引用中取得。if(empoyeeRefs.ContainsKey(TD)EmployeeRefref=(EmployeeRef)employeeRefs.get(ID);em=(Employee)ref.getO;/假如没有软引用，或者从软引用中得到的实例是null,重新构建一个实例，并保存对这个新建实例的软引用if(em=null)em=newEmployee(ID)：System.out.printIn(RetrieveFromEmployeeInfoCenter.TD=+ID);this.CacheEmployee(em);returncm;/清除那些所软引用的Empl
20、oyee对象已经被回收的EmployeeRef对象privatevoidcIeanCacheOEmployeeRefref=null;while(ref=(EmployeeRef)q.pollO)!=null)employeeRefs.remove(ref._key);/清除Cache内的全部内容publicvoidcIearCacheOcIeanCacheO;employeeRefs.clearO;System,gc();System.runFinalization();4.运用弱弓I用构建非敏感数据的缓存4.1全局Map造成的内存泄漏无意识对象保留最常见的缘由是运用VaP将元数据与临时对象
21、(IranSiCntObjCCI)相关联。假定一个对象具有中等生命周期，比安排它的那个方法调用的生命周期长，但是比应用程序的生命周期短，如客户机的套接字连接。须要将一些元数据与这个套接字关联，如生成连接的用户的标识。在创建Socket时是不知道这些信息的，并且不能将数据添加到Socket对象上，因为不能限制Socket类或者它的子类。这时，典型的方法就是在一个全局Map中存储这些信息，如下面的SocketManager类所示：运用一个全局Map将元数据关联到一个对象。publicclassSocketManagerprivateMapSocket,Userm=newHashMapSocket,
22、UserO；publicvoidsetUser(Sockets,Useru)m.put(s,u);publicUsergetUser(Sockets)returnm.get(三)：publicvoidremoveUser(Sockets)m.remove(三);这种方法的问题是元数据的生命周期须要与套接字的生命周期挂钩，但是除非精确地知道什么时候程序不再须要这个套接字，并记住从Map中删除相应的映射，否则，Socket和User对象将会恒久留在MaP中，远远超过响应了恳求和关闭套接字的时间。这会阻挡Socket和User对象被垃圾收集，即使应用程序不会再运用它们。这些对象留下来不受限制，很简洁
23、造成程序在长时间运行后内存爆满。除了最简洁的状况，在几乎全部状况下找出什么时候Socket不再被程序运用是一件很烦人和简洁出错的任务，须要人工对内存进行管理。4. 2如何运用WeakHashMap在Java集合中有一种特别的Map类型We型HaShMap,在这种MaP中存放了键对象的弱引用,当一个键对象被垃圾回收器回收时，那么相应的值对象的引用会从Map中删除。WeakHashMap能够节约存储空间，可用来缓存那些非必需存在的数据。关于Map接口的一般用法。下面示例中MapCache类的main()方法创建了一个WcakHashMap对象，它存放了一组Key对象的弱弓I用，此外main()方法
24、还创建了一个数组对象，它存放了部分Key对象的强引用。importjava.util.WeakHashMap;classElementprivateStringident;publicElement(Stringid)ident=id;publicStringtoString()returnident;publicinthashCode()returnident.hashCodeO;publicbooleanequals(Objectobj),!returnobjinstanceofElementident.equals(Element)obj).ident);protectedvoidfin
25、alize()System,out.println(Finalizing+getClass().getSimpIeNameO+ident);classKeyextendsElementpublicKey(Stringid)super(id);classValueextendsElementpublicValue(Stringid)super(id);publicclassCanonicalMappingpublicstaticvoidmain(Stringargs)intsize=1000;Keykeys=newKeysize;WeakHashMapKey,Valuemap=newWeakHa
26、shMapKey,ValueO;for(inti=0;isize;i+)Keyk=newKey(Integer.toString(i);Valuev=newValuednteger.toString(i);if(i%3=0)keysi=k;map.put(k,v);System,gc();从打印结果可以看出，当执行System,gc()方法后，坨圾回收器只会回收那些仅仅持有弱引用的Key对象。id可以被3整除的Key对象持有强引用，因此不会被回收。-4.3用WeakHashMap堵住泄漏在SocketManager中防止泄漏很简洁，只要用WeakHashMap代替HashMap就行了。(这里假
27、定SocketManager不须要线程平安)。当映射的生命周期必需与键的生命周期联系在一起时，可以运用这种方法。用WcakHashMap修熨SocketManager0publicclassSocketManager(privateMapSocket,Userm=newWeakHashMapSocket,UserO;publicvoidsetUser(Sockets,Useru)m.put(s,u);publicUsergetUser(Sockets)returnm.get(三);4.4协作运用引用队列WeakIIashMap用弱引用承载映射键，这使得应用程序不再运用键对象时它们可以被垃圾收集
28、，get()实现可以依据WeakReference.get()是否返回null来区分死的映射和活的映射。但是这只是防止Map的内存消耗在应用程序的生命周期中不断增加所须要做的工作的一半，还须要做一些工作以便在键对象被收集后从Map中删除死项。否则，Map会充溢对应于死键的项。虽然这对于应用程序是不行见的，但是它仍旧会造成应用程序耗尽内存。引用队列是垃圾收集器向应用程序返回关于对象生命周期的信息的主要方法。弱引用有个构造函数取引用队列作为参数。假如用关联的引用队列创建弱引用，在弱引用对象成为GC候选对象时，这个引用对象就在引用清除后加入到引用队列中(详细参考上文软引用示例)。WeakHashMap有一个名为expungeStaleEntries()的私有方法，大多数Map操作中会调用它，它去掉引用队列中全部失效的引用，并删除关联的映射。5. UMI.:运用关联类指明特定形式的引用关联类能够用来指明特定形式的引用，如弱（weak）、软（SOft）或虚（Phantom）引用。也可以如下的构造型方式。
