2019年Java大廠面試題講解（周陽） 之 Java中的強(qiáng)引用/軟引用/弱引用/虛引用
      
    
      
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        2022-05-29
		    
      
    
                    
      Java中的引用
      前言
      整體架構(gòu)
      強(qiáng)引用
      軟引用
      弱引用
      軟引用和弱引用的使用場(chǎng)景
      WeakHashMap是什么？
      虛引用
      概念
      場(chǎng)景
      引用隊(duì)列 ReferenceQueue
      GCRoots和四大引用小總結(jié)
      前言
      在原來的時(shí)候，我們談到一個(gè)類的實(shí)例化
      Person p = new Person()
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      在等號(hào)的左邊，就是一個(gè)對(duì)象的引用，存儲(chǔ)在棧中
      而等號(hào)右邊，就是實(shí)例化的對(duì)象，存儲(chǔ)在堆中
      其實(shí)這樣的一個(gè)引用關(guān)系，就被稱為強(qiáng)引用
      整體架構(gòu)
      強(qiáng)引用
      當(dāng)內(nèi)存不足的時(shí)候，JVM開始垃圾回收，對(duì)于強(qiáng)引用的對(duì)象，就算是出現(xiàn)了OOM也不會(huì)對(duì)該對(duì)象進(jìn)行回收，打死也不回收~！
      強(qiáng)引用是我們最常見的普通對(duì)象引用，只要還有一個(gè)強(qiáng)引用指向一個(gè)對(duì)象，就能表明對(duì)象還“活著”，垃圾收集器不會(huì)碰這種對(duì)象。在Java中最常見的就是強(qiáng)引用，把一個(gè)對(duì)象賦給一個(gè)引用變量，這個(gè)引用變量就是一個(gè)強(qiáng)引用。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被強(qiáng)引用變量引用時(shí)，它處于可達(dá)狀態(tài)，它是不可能被垃圾回收機(jī)制回收的，即使該對(duì)象以后永遠(yuǎn)都不會(huì)被用到，JVM也不會(huì)回收，因此強(qiáng)引用是造成Java內(nèi)存泄漏的主要原因之一。
      對(duì)于一個(gè)普通的對(duì)象，如果沒有其它的引用關(guān)系，只要超過了引用的作用于或者顯示地將相應(yīng)（強(qiáng)）引用賦值為null，一般可以認(rèn)為就是可以被垃圾收集的了（當(dāng)然具體回收時(shí)機(jī)還是要看垃圾回收策略）
      強(qiáng)引用小例子：
      /** * 強(qiáng)引用 * @author: 輕狂書生FS * @create: 2020-04-23-16:25 */ public class StrongReferenceDemo { public static void main(String[] args) { // 這樣定義的默認(rèn)就是強(qiáng)應(yīng)用 Object obj1 = new Object(); // 使用第二個(gè)引用，指向剛剛創(chuàng)建的Object對(duì)象 Object obj2 = obj1; // 置空 obj1 = null; // 垃圾回收 System.gc(); System.out.println(obj1); System.out.println(obj2); } }
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      輸出結(jié)果我們能夠發(fā)現(xiàn)，即使 obj1 被設(shè)置成了null，然后調(diào)用gc進(jìn)行回收，但是也沒有回收實(shí)例出來的對(duì)象，obj2還是能夠指向該地址，也就是說垃圾回收器，并沒有將該對(duì)象進(jìn)行垃圾回收
      null java.lang.Object@14ae5a5
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      軟引用
      軟引用是一種相對(duì)弱化了一些的引用，需要用Java.lang.ref.SoftReference類來實(shí)現(xiàn)，可以讓對(duì)象豁免一些垃圾收集，對(duì)于只有軟引用的對(duì)象來講：
      當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存充足時(shí)，它不會(huì)被回收
      當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)，它會(huì)被回收
      軟引用通常在對(duì)內(nèi)存敏感的程序中，比如高速緩存就用到了軟引用，內(nèi)存夠用 的時(shí)候就保留，不夠用就回收
      具體使用
      /** * 軟引用 * * @author: 輕狂書生FS * @create: 2020-04-23-16:39 */ public class SoftReferenceDemo { /** * 內(nèi)存夠用的時(shí)候 */ public static void softRefMemoryEnough() { // 創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)應(yīng)用 Object o1 = new Object(); // 創(chuàng)建一個(gè)軟引用 SoftReference softReference = new SoftReference<>(o1); System.out.println(o1); System.out.println(softReference.get()); o1 = null; // 手動(dòng)GC System.gc(); System.out.println(o1); System.out.println(softReference.get()); } /** * JVM配置，故意產(chǎn)生大對(duì)象并配置小的內(nèi)存，讓它的內(nèi)存不夠用了導(dǎo)致OOM，看軟引用的回收情況 * -Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails */ public static void softRefMemoryNoEnough() { System.out.println("========================"); // 創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)應(yīng)用 Object o1 = new Object(); // 創(chuàng)建一個(gè)軟引用 SoftReference softReference = new SoftReference<>(o1); System.out.println(o1); System.out.println(softReference.get()); o1 = null; // 模擬OOM自動(dòng)GC try { // 創(chuàng)建30M的大對(duì)象 byte[] bytes = new byte[30 * 1024 * 1024]; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(o1); System.out.println(softReference.get()); } } public static void main(String[] args) { softRefMemoryEnough(); softRefMemoryNoEnough(); } }
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      我們寫了兩個(gè)方法，一個(gè)是內(nèi)存夠用的時(shí)候，一個(gè)是內(nèi)存不夠用的時(shí)候
      我們首先查看內(nèi)存夠用的時(shí)候，首先輸出的是 o1 和 軟引用的 softReference，我們都能夠看到值
      然后我們把o1設(shè)置為null，執(zhí)行手動(dòng)GC后，我們發(fā)現(xiàn)softReference的值還存在，說明內(nèi)存充足的時(shí)候，軟引用的對(duì)象不會(huì)被回收
      java.lang.Object@14ae5a5 java.lang.Object@14ae5a5 [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1396K->504K(1536K)] 1504K->732K(5632K), 0.0007842 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 504K->0K(1536K)] [ParOldGen: 228K->651K(4096K)] 732K->651K(5632K), [Metaspace: 3480K->3480K(1056768K)], 0.0058450 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] null java.lang.Object@14ae5a5
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      下面我們看當(dāng)內(nèi)存不夠的時(shí)候，我們使用了JVM啟動(dòng)參數(shù)配置，給初始化堆內(nèi)存為5M
      -Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails
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      但是在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候，我們創(chuàng)建了一個(gè)30M的大對(duì)象
      // 創(chuàng)建30M的大對(duì)象 byte[] bytes = new byte[30 * 1024 * 1024];
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      這就必然會(huì)觸發(fā)垃圾回收機(jī)制，這也是中間出現(xiàn)的垃圾回收過程，最后看結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，o1 和 softReference都被回收了，因此說明，軟引用在內(nèi)存不足的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)回收
      java.lang.Object@7f31245a java.lang.Object@7f31245a [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 31K->160K(1536K)] 682K->811K(5632K), 0.0003603 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 160K->96K(1536K)] 811K->747K(5632K), 0.0006385 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 96K->0K(1536K)] [ParOldGen: 651K->646K(4096K)] 747K->646K(5632K), [Metaspace: 3488K->3488K(1056768K)], 0.0067976 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1536K)] 646K->646K(5632K), 0.0004024 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1536K)] [ParOldGen: 646K->627K(4096K)] 646K->627K(5632K), [Metaspace: 3488K->3488K(1056768K)], 0.0065506 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] null null
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      弱引用
      不管內(nèi)存是否夠，只要有GC操作就會(huì)進(jìn)行回收
      弱引用需要用 java.lang.ref.WeakReference 類來實(shí)現(xiàn)，它比軟引用生存期更短
      對(duì)于只有弱引用的對(duì)象來說，只要垃圾回收機(jī)制一運(yùn)行，不管JVM的內(nèi)存空間是否足夠，都會(huì)回收該對(duì)象占用的空間。
      /** * 弱引用 * * @author: 輕狂書生FS * @create: 2020-04-24-10:18 */ public class WeakReferenceDemo { public static void main(String[] args) { Object o1 = new Object(); WeakReference weakReference = new WeakReference<>(o1); System.out.println(o1); System.out.println(weakReference.get()); o1 = null; System.gc(); System.out.println(o1); System.out.println(weakReference.get()); } }
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      我們看結(jié)果，能夠發(fā)現(xiàn)，我們并沒有制造出OOM內(nèi)存溢出，而只是調(diào)用了一下GC操作，垃圾回收就把它給收集了
      java.lang.Object@14ae5a5 java.lang.Object@14ae5a5 [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 5246K->808K(76288K)] 5246K->816K(251392K), 0.0008236 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 808K->0K(76288K)] [ParOldGen: 8K->675K(175104K)] 816K->675K(251392K), [Metaspace: 3494K->3494K(1056768K)], 0.0035953 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] null null
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      軟引用和弱引用的使用場(chǎng)景
      場(chǎng)景：假如有一個(gè)應(yīng)用需要讀取大量的本地圖片
      如果每次讀取圖片都從硬盤讀取則會(huì)嚴(yán)重影響性能
      如果一次性全部加載到內(nèi)存中，又可能造成內(nèi)存溢出
      此時(shí)使用軟引用可以解決這個(gè)問題
      設(shè)計(jì)思路：使用HashMap來保存圖片的路徑和相應(yīng)圖片對(duì)象關(guān)聯(lián)的軟引用之間的映射關(guān)系，在內(nèi)存不足時(shí)，JVM會(huì)自動(dòng)回收這些緩存圖片對(duì)象所占的空間，從而有效地避免了OOM的問題
      Map> imageCache = new HashMap>();
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      WeakHashMap是什么？
      比如一些常常和底層打交道的，mybatis等，底層都應(yīng)用到了WeakHashMap
      WeakHashMap和HashMap類似，只不過它的Key是使用了弱引用的，也就是說，當(dāng)執(zhí)行GC的時(shí)候，HashMap中的key會(huì)進(jìn)行回收，下面我們使用例子來測(cè)試一下
      我們使用了兩個(gè)方法，一個(gè)是普通的HashMap方法
      我們輸入一個(gè)Key-Value鍵值對(duì)，然后讓它的key置空，然后在查看結(jié)果
      private static void myHashMap() { Map map = new HashMap<>(); Integer key = new Integer(1); String value = "HashMap"; map.put(key, value); System.out.println(map); key = null; System.gc(); System.out.println(map); }
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      2019年Java大廠面試題講解（周陽） 之 Java中的強(qiáng)引用/軟引用/弱引用/虛引用
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      第二個(gè)是使用了WeakHashMap，完整代碼如下
      /** * WeakHashMap * @author: 陌溪 * @create: 2020-03-24-11:33 */ public class WeakHashMapDemo { public static void main(String[] args) { myHashMap(); System.out.println("=========="); myWeakHashMap(); } private static void myHashMap() { Map map = new HashMap<>(); Integer key = new Integer(1); String value = "HashMap"; map.put(key, value); System.out.println(map); key = null; System.gc(); System.out.println(map); } private static void myWeakHashMap() { Map map = new WeakHashMap<>(); Integer key = new Integer(1); String value = "WeakHashMap"; map.put(key, value); System.out.println(map); key = null; System.gc(); System.out.println(map); } }
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      最后輸出結(jié)果為：
      {1=HashMap} {1=HashMap} ========== {1=WeakHashMap} {}
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      從這里我們看到，對(duì)于普通的HashMap來說，key置空并不會(huì)影響，HashMap的鍵值對(duì)，因?yàn)檫@個(gè)屬于強(qiáng)引用，不會(huì)被垃圾回收。
      但是WeakHashMap，在進(jìn)行GC操作后，弱引用的就會(huì)被回收
      虛引用
      概念
      虛引用又稱為幽靈引用，需要java.lang.ref.PhantomReference 類來實(shí)現(xiàn)
      顧名思義，就是形同虛設(shè)，與其他幾種引用都不同，虛引用并不會(huì)決定對(duì)象的生命周期。
      如果一個(gè)對(duì)象持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收，它不能單獨(dú)使用也不能通過它訪問對(duì)象，虛引用必須和引用隊(duì)列ReferenceQueue聯(lián)合使用。
      虛引用的主要作用和跟蹤對(duì)象被垃圾回收的狀態(tài)，僅僅是提供一種確保對(duì)象被finalize以后，做某些事情的機(jī)制。
      PhantomReference的get方法總是返回null，因此無法訪問對(duì)象的引用對(duì)象。其意義在于說明一個(gè)對(duì)象已經(jīng)進(jìn)入finalization階段，可以被gc回收，用來實(shí)現(xiàn)比finalization機(jī)制更靈活的回收操作
      換句話說，設(shè)置虛引用關(guān)聯(lián)的唯一目的，就是在這個(gè)對(duì)象被收集器回收的時(shí)候，收到一個(gè)系統(tǒng)通知或者后續(xù)添加進(jìn)一步的處理，Java技術(shù)允許使用finalize()方法在垃圾收集器將對(duì)象從內(nèi)存中清除出去之前，做必要的清理工作
      這個(gè)就相當(dāng)于Spring AOP里面的后置通知
      場(chǎng)景
      一般用于在回收時(shí)候做通知相關(guān)操作
      引用隊(duì)列 ReferenceQueue
      軟引用，弱引用，虛引用在回收之前，需要在引用隊(duì)列保存一下
      我們?cè)诔跏蓟娜跻没蛘咛撘玫臅r(shí)候，可以傳入一個(gè)引用隊(duì)列
      Object o1 = new Object(); // 創(chuàng)建引用隊(duì)列 ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); // 創(chuàng)建一個(gè)弱引用 WeakReference weakReference = new WeakReference<>(o1, referenceQueue);
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      那么在進(jìn)行GC回收的時(shí)候，弱引用和虛引用的對(duì)象都會(huì)被回收，但是在回收之前，它會(huì)被送至引用隊(duì)列中
      完整代碼如下：
      /** * 虛引用 * * @author: 輕狂書生FS * @create: 2020-04-24-12:09 */ public class PhantomReferenceDemo { public static void main(String[] args) { Object o1 = new Object(); // 創(chuàng)建引用隊(duì)列 ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); // 創(chuàng)建一個(gè)弱引用 WeakReference weakReference = new WeakReference<>(o1, referenceQueue); // 創(chuàng)建一個(gè)弱引用 // PhantomReference weakReference = new PhantomReference<>(o1, referenceQueue); System.out.println(o1); System.out.println(weakReference.get()); // 取隊(duì)列中的內(nèi)容 System.out.println(referenceQueue.poll()); o1 = null; System.gc(); System.out.println("執(zhí)行GC操作"); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(o1); System.out.println(weakReference.get()); // 取隊(duì)列中的內(nèi)容 System.out.println(referenceQueue.poll()); } }
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      運(yùn)行結(jié)果
      java.lang.Object@14ae5a5 java.lang.Object@14ae5a5 null 執(zhí)行GC操作 null null java.lang.ref.WeakReference@7f3124
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      從這里我們能看到，在進(jìn)行垃圾回收后，我們?nèi)跻脤?duì)象，也被設(shè)置成null，但是在隊(duì)列中還能夠?qū)С鲈撘玫膶?shí)例，這就說明在回收之前，該弱引用的實(shí)例被放置引用隊(duì)列中了，我們可以通過引用隊(duì)列進(jìn)行一些后置操作
      GCRoots和四大引用小總結(jié)
      紅色部分在垃圾回收之外，也就是強(qiáng)引用的
      藍(lán)色部分：屬于軟引用，在內(nèi)存不夠的時(shí)候，才回收
      虛引用和弱引用：每次垃圾回收的時(shí)候，都會(huì)被干掉，但是它在干掉之前還會(huì)存在引用隊(duì)列中，我們可以通過引用隊(duì)列進(jìn)行一些通知機(jī)制
      Java JVM
      
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