Java 软引用

 

定义

软引用是使用SoftReference创建的引用,强度弱于强引用,被其引用的对象在内存不足的时候会被回收,不会产生内存溢出。

说明

软引用,顾名思义就是比较“软”一点的引用。

当一个对象与GC Roots之间存在强引用时,无论何时都不会被GC回收掉。如果一个对象与GC Roots之间没有强引用与其关联而存在软引用关联时,那么垃圾回收器对它的态度就取决于内存的紧张程度了。如果内存空间足够,垃圾回收器就不会回收这个对象,但如果内存空间不足了,它就难逃被回收的厄运。

如果一个对象与GC Roots之间不存在强引用,但是存在软引用,则称这个对象为软可达(soft reachable)对象。

在垃圾回收器没有回收它的时候,软可达对象就像强可达对象一样,可以被程序正常访问和使用,但是需要通过软引用对象间接访问,需要的话也能重新使用强引用将其关联。所以软引用适合用来做内存敏感的高速缓存。

String s = new String("Frank");    // 创建强引用与String对象关联,现在该String对象为强可达状态 SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(s);     // 再创建一个软引用关联该对象 s = null;        // 消除强引用,现在只剩下软引用与其关联,该String对象为软可达状态 s = softRef.get();  // 重新关联上强引用

这里变量s持有对字符串对象的强引用,而softRef持有对该对象的软引用,所以当执行s = null后,字符串对象就只剩下软引用了,这时如果因为内存不足发生Full GC,就会把这个字符串对象回收掉。

注意,在垃圾回收器回收一个对象前,SoftReference类所提供的get方法会返回Java对象的强引用,一旦垃圾线程回收该对象之后,get方法将返回null。所以在获取软引用对象的代码中,一定要先判断返回是否为null,以免出现NullPointerException异常而导致应用崩溃。

下面的代码会让s再次持有对象的强引用:

s = softRef.get();

如果在softRef指向的对象被回收前,用强引用指向该对象,那这个对象又会变成强可达。

来看一个使用SoftReference的栗子:

public class TestA {     static class OOMClass{         private int[] oom = new int[1024 * 100];// 100KB     }      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {         ReferenceQueue<OOMClass> queue = new ReferenceQueue<>();         List<SoftReference> list = new ArrayList<>();         while(true){             for (int i = 0; i < 100; i++) {                 list.add(new SoftReference<OOMClass>(new OOMClass(), queue));             }             Thread.sleep(500);         }     } }

注意,ReferenceQueue中声明的类型为OOMClass,即与SoftReference引用的类型一致。

设置一下虚拟机参数:

-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m

运行结果:

[GC (Allocation Failure)  1017K->432K(3584K), 0.0017239 secs] [GC (Allocation Failure)  1072K->472K(3584K), 0.0099237 secs] [GC (Allocation Failure)  1323K->1296K(3584K), 0.0009528 secs] [GC (Allocation Failure)  2114K->2136K(3584K), 0.0009951 secs] [Full GC (Ergonomics)  2136K->1992K(3584K), 0.0040658 secs] [Full GC (Ergonomics)  2807K->2791K(3584K), 0.0036280 secs] [Full GC (Allocation Failure)  2791K->373K(3584K), 0.0032477 secs] [Full GC (Ergonomics)  2786K->2773K(3584K), 0.0034554 secs] [Full GC (Allocation Failure)  2773K->373K(3584K), 0.0032667 secs] [Full GC (Ergonomics)  2798K->2775K(3584K), 0.0036231 secs] [Full GC (Allocation Failure)  2775K->375K(3584K), 0.0055482 secs] [Full GC (Ergonomics)  2799K->2776K(3584K), 0.0031358 secs] ...省略n次GC信息

在TestA中,我们使用死循环不断的往list中添加新对象,如果是强引用,会很快因为内存不足而抛出OOM,因为这里的堆内存大小设置为了4M,而一个对象就有100KB,一个循环添加100个对象,也就是差不多10M,显然一个循环都跑不完就会内存不足,而这里,因为使用的是软引用,所以JVM会在内存不足的时候将软引用回收掉。

[Full GC (Allocation Failure)  2791K->373K(3584K), 0.0032477 secs]

从这一条可以看出,在内存不足发生Full GC时,回收掉了大部分的软引用指向的对象,释放了大量的内存。

因为这里新生代只分配了2M,所以很快就会发生GC,如果你的程序运行没有看到这个结果,请先确认一下虚拟机参数是否设置正确,如果设置正确还是没有看到,那么将循环次数由1000改为10000或者100000在试试看。

应用场景

软引用关联的对象,只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。这一点可以很好地用来解决OOM的问题,并且这个特性很适合用来实现缓存:比如网页缓存、图片缓存等。

现在考虑这样一个场景 ,在很多应用中,都会出现大量的默认图片,比如说QQ的默认头像,应用内的默认图标等等,这些图片很多地方会用到。

如果每次都去读取图片,由于读取文件速度较慢,大量重复的读取会导致性能下降。所以可以考虑将图片缓存起来,需要的时候直接从内存中读取。但是,由于图片占用内存空间比较大,缓存的图片过多会占用比较多的内存,就可能比较容易发生OOM。这时候,软引用就派得上用场了。

注意,SoftReference对象是用来保存软引用的,但它同时也是一个Java对象。所以,当软可及对象被回收之后,虽然这个SoftReference对象的get()方法返回null,但SoftReference对象本身并不是null,而此时这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值,需要一个适当的清除机制,避免大量SoftReference对象带来的内存泄漏。

ReferenceQueue就是用来保存这些需要被清理的引用对象的。软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果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。

下面用SoftReference来实现一个简单的缓存类:


                        
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