Java中的 WeakReference 和 SoftReference

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我們知道Java語言中沒有指標，取而代之的是引用reference。Java中的引用又可以分為四種：強引用，弱引用(WeakReference)，軟引用(SoftReference)，虛引用(PhantomReference)。其中強引用，就是我們平時使用的最多的最普通的引用，虛引用一般我們是沒有機會使用到的。所以我們主要瞭解下 WeakReference 和 SoftReference。

1. 先上一段代碼：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args){        LinkedList<byte[]> list = new LinkedList<>();        for(int i=0; i<1024; i++){            list.add(new byte[1024*1024]);        }    }}

上面的代碼會拋出：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

堆記憶體溢出。因為我們不斷的在堆上分配一個 1M 大小的 byte[]對象，並且將該引用加入到 list 中，迴圈1024次，需要佔用 1G 的堆記憶體，從而導致 heap space OutOfMemory.

2. 我們使用 WeekReference 對代碼進行修改：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args) {        long beginTime = System.nanoTime();        LinkedList<WeakReference<byte[]>> list = new LinkedList<>();        for (int i = 0; i < 1024; i++) {            list.add(new WeakReference<>(new byte[1024 * 1024]));        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println(endTime - beginTime);    }}

輸出的結果：195947704 (0.19秒)

我們發現堆記憶體溢出的錯誤沒有了。這是什麼原因呢。因為我們使用了 弱引用WeekReference 來引用堆上的 1M 的byte[]對象，而弱引用WeekReference引用的對象，如果僅僅只被弱引用，而沒有被強引用的話，在下一次GC時，就會回收該對象佔用的記憶體，所以不會記憶體溢出。

3. 我們使用 SoftReference 對代碼進行修改：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args) {        long beginTime = System.nanoTime();        LinkedList<SoftReference<byte[]>> list = new LinkedList<>();        for (int i = 0; i < 1024; i++) {            list.add(new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]));        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println(endTime - beginTime);    }}

輸出結果：1499904286 (1.5秒)

我們發現堆記憶體溢出的錯誤也沒有了。因為我們使用了 軟引用SoftReference 來引用堆上的 1M 的byte[]對象，而軟引用SoftReference引用的對象，如果僅僅只被軟引用，而沒有被強引用的話，在記憶體空間不足時，GC 就會回收該對象佔用的記憶體，所以不會記憶體溢出。

但是我們注意到 採用WeekReference和採用SoftReference所花費的時間，有接近10被的差距。原因應該是，SoftReference只有在記憶體空間不足時，GC才會回收對象佔用的空間，而這時進行的是 full GC，full GC會導致 STW 程式暫停，所以花費的時間過多。

4. 總結

強引用：只要堆上的對象，被至少一個強引用所指向，那麼GC就不會回收該對象的記憶體空間。

弱引用：只要堆上的對象僅僅只被弱引用所指向，不管當前記憶體空間是否足夠，下次GC都會回收對象的記憶體空間。

軟引用：只要堆上的對象僅僅只被軟引用所指向，並且當記憶體空間不足時，GC才會回收對象的記憶體空間。

WeakReference 和 SoftReference一般使用在構造一個緩衝系統，比如使用一個map來構造。因為緩衝系統是一個“全生命期”的對象，系統停止，緩衝對象才會被銷毀，所以當我們不斷的想緩衝對象中添加對象時，那麼就會導致該緩衝對象map所引用的對象越來越多，而因為是強引用，這些被放進map緩衝了的對象不能被GC鎖回收，那麼就導致系統堆記憶體佔用會越來越大，從而最終導致記憶體溢出。

那麼此時我們就可以使用 WeakReference 或 SoftReference了，將強引用通過WeakReference 和 SoftReference 封裝之後，變成弱引用和軟引用，那麼當緩衝中的對象，僅僅被緩衝map鎖引用時，那麼分別在下次GC和記憶體不足GC時就會回收這些對象佔用的記憶體。其實JDK給我們提供了一個專門的類：WeakHashMap ，弱引用的hashMap，所以構造緩衝系統是，我們可以考慮使用它。

其實這裡涉及到jdk中眾多的map，我們應該如何進行選擇的問題：

HashMap

ConcurrentHashMap

TreeMap

WeakHashMap

LinkedHashMap

Collections.synchronizedMap

Hashtable

等等。我們在選擇一個map時，應該好好的考慮下，那個更加適合我們的需求。

 

Java中的 WeakReference 和 SoftReference