JVM系列之三 再谈引用

前言

上篇文章已经介绍了JVM的垃圾回收算法与收集器的实现，垃圾回收算法的基石是引用可达性分析，引用的概念就显得尤为重要，本文就再谈一谈引用。

一、引用是什么？

Java中的引用相当于C++语言中的指针，通过指针/引用可以定位到另一块内存地址中保存的数据，两者的不同点在于C++语言中的指针分配的内存需要程序员编码回收，而Java中的引用则是 “自动” 回收内存。

对于JVM的垃圾回收算法而言，引用的类型决定着被引用的对象的生命周期。

二、引用的类型

引用的类型按引用从强到弱排序包含：强引用（“Strong” Reference）、软引用（SoftReference）、弱引用（WeakReference）、虚引用（PhantomReference），对应 Java API 文档中的 java.lang.ref 包中。

强、弱、软引用类型之间是可以直接进行转换的，这几种引用不在指向任何对象，并且在 finalize 方法执行后会转换成虚引用，最后被回收。

1、强引用（“Strong” Reference）

强引用就是最常见通过 new 关键字创建返回的引用，只要强引用指向着对象，那么垃圾收集器就不会回收此对象。

只有显示地将引用赋值为 null 或超过作用域，才能被垃圾回收器收集，回收时机要与具体的回收策略有关。

2、软引用（SoftReference）

软引用相较强引用弱一些，当JVM认为堆内存不足时，垃圾收集器确保在抛出OutOfMemoryError 前，清理软引用指向的对象。

软引用通常用于实现内存敏感的缓存，当内存足够时，可保留缓存；当内存不足时，及时清理缓存，以免耗尽内存。

3、弱引用（WeakReference）

弱引用比软引用还要弱，提供非强制的映射关系，会被 JVM 择机清理。

比如维护一个对象，如果取得到就使用，取不到就重新实例化。相比软引用实现的缓存更不容易出现 OutOfMemoryError，常常出现在各大流行框架中作缓存实现。

4、虚引用（PhantomReference）

虚引用又称幻象引用，是引用类型中最弱的一种，何时被 JVM 回收也不确定，甚至于通过虚引用无法获取引用的对象。

只用于确保在 finalize方法执行后做一些后续操作，如清理等。

三、引用的可达性

对应不同引用的强弱，可以分为 强可达、软可达、弱可达、虚可达，除此之外还有不可达 五种可达性级别（reachability level）。

1、强可达（Strongly Reachable）

强引用对应的可达性级别，由一个或多个线程通过强引用访问得到。通常来说一个线程创建了强引用对象，那么这个线程对这个对象就是强可达。

2、软可达（Softly Reachable）

软引用对应的可达性级别，即只能通过软引用获取对象时。

3、弱可达（Weakly Reachable）

弱引用对应的可达性级别，无法强引用、软引用访问，只能通过弱引用访问的对象，可达性级别为弱可达。是最接近 finalize 方法执行前的可达性级别。

4、虚可达（Phantom Reachable）

虚引用（幻象引用）对应的可达性级别，没有强引用、软引用、弱引用关联的对象，经过 finalize 后，只有虚引用引用的对象，可达性级别为虚引用。

5、不可达（unreachable）

没有任何引用关联的对象，可达性级别为不可达，可直接被垃圾收集器清理。

总结

通过对引用可达性分析，垃圾收集器可以在合适的时机回收一些不是很紧要的对象，防止内存了溢出的出现。

关于引用类型，总结如下：

1. 强引用，只要对象引用可达，对象使用的内存就一直被占用。
2. 软引用，对象使用的内存一直占用，直到 JVM 认为有必要回收内存。
3. 弱引用，对象使用的内存一直占用，直到下一次 GC。
4. 虚引用，执行 get 方法永远返回空，可以在 finalize 方法执行后做一些操作。

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