本篇文章将深入浅出的介绍Java中的内存溢出与内存泄漏并说明强引用、软引用、弱引用、虚引用的特点与使用场景
引用
在栈上的reference类型存储的数据代表某块内存地址，称reference为某内存、某对象的引用
实际上引用分为很多种，从强到弱分为：强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用
平常我们使用的引用实际上是强引用，各种引用有自己的特点，下文将一一介绍
强引用就是Java中普通的对象，而软引用、弱引用、虚引用在JDK中定义的类分别是SoftReference、WeakReference、PhantomReference
下图是软引用、弱引用、虚引用、引用队列（搭配虚引用使用）之间的继承关系
内存溢出与内存泄漏
为了更清除的描述引用之间的作用，首先需要介绍一下内存溢出和内存泄漏
当发生内存溢出时，表示JVM没有空闲内存为新对象分配空间，抛出OutOfMemoryError(OOM)
当应用程序占用内存速度大于垃圾回收内存速度时就可能发生OOM
抛出OOM之前通常会进行Full GC，如果进行Full GC后依旧内存不足才抛出OOM
JVM参数-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails
内存溢出可能发生的两种情况：
- 必须的资源确实很大，堆内存设置太小 （通过
-Xmx来调整） - 发生内存泄漏，创建大量对象，且生命周期长，不能被回收
内存泄漏Memory Leak: 对象不会被程序用到了，但是不能回收它们
对象不再使用并且不能回收就会一直占用空间，大量对象发生内存泄漏可能发生内存溢出OOM
广义内存泄漏：不正确的操作导致对象生命周期变长
- 单例中引用外部对象，当这个外部对象不用了，但是因为单例还引用着它导致内存泄漏
- 一些需要关闭的资源未关闭导致内存泄漏
强引用
强引用是程序代码中普遍存在的引用赋值，比如List list = new ArrayList();
只要强引用在可达性分析算法中可达时，垃圾收集器就不会回收该对象，因此不当的使用强引用是造成Java内存泄漏的主要原因
软引用
当内存充足时不会回收软引用
只有当内存不足时，发生Full GC时才将软引用进行回收，如果回收后还没充足内存则抛出OOM异常
JVM中针对不同的区域（年轻代、老年代、元空间）有不同的GC方式，Full GC的回收区域为整个堆和元空间
软引用使用SoftReference
内存充足情况下的软引用
public static void main(String[] args) { int[] list = new int[10]; SoftReference listSoftReference = new SoftReference(list); //[I@61bbe9ba System.out.println(listSoftReference.get()); }
内存不充足情况下的软引用(JVM参数:-Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails)
//-Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails public class SoftReferenceTest { public static void main(String[] args) { int[] list = new int[10]; SoftReference listSoftReference = new SoftReference(list); list = null; //[I@61bbe9ba System.out.println(listSoftReference.get()); //模拟空间资源不足 try{ byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 4]; System.gc(); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { //null System.out.println(listSoftReference.get()); } } }
弱引用
无论内存是否足够，当发生GC时都会对弱引用进行回收
弱引用使用WeakReference
内存充足情况下的弱引用
public static void test1() { WeakReference<int[]> weakReference = new WeakReference<>(new int[1]); //[I@511d50c0 System.out.println(weakReference.get()); System.gc(); //null System.out.println(weakReference.get()); }
WeakHashMap
JDK中有一个WeakHashMap，使用与Map相同，只不过节点为弱引用
当key的引用不存在引用的情况下，发生GC时，WeakHashMap中该键值对就会被删除
public static void test2() { WeakHashMap<String, String> weakHashMap = new WeakHashMap<>(); HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>(); String s1 = new String("3.jpg"); String s2 = new String("4.jpg"); hashMap.put(s1, "图片1"); hashMap.put(s2, "图片2"); weakHashMap.put(s1, "图片1"); weakHashMap.put(s2, "图片2"); //只将s1赋值为空时,堆中的3.jpg字符串还会存在强引用,所以要remove hashMap.remove(s1); s1=null; s2=null; System.gc(); //4.jpg=图片2 test2Iteration(hashMap); //4.jpg=图片2 test2Iteration(weakHashMap); } private static void test2Iteration(Map<String, String> map){ Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while (iterator.hasNext()){ Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator.next(); System.out.println(entry); } }
未显示删除weakHashMap中的该key，当这个key没有其他地方引用时就删除该键值对
软引用，弱引用适用的场景
数据量很大占用内存过多可能造成内存溢出的场景
比如需要加载大量数据，全部加载到内存中可能造成内存溢出，就可以使用软引用、弱引用来充当缓存，当内存不足时，JVM对这些数据进行回收
使用软引用时，可以自定义Map进行存储Map<String,SoftReference<XXX>> cache
使用弱引用时，则可以直接使用WeakHashMap
软引用与弱引用的区别则是GC回收的时机不同，软引用存活可能更久，Full GC下才回收；而弱引用存活可能更短，发生GC就会回收
虚引用
使用PhantomReference创建虚引用，需要搭配引用队列ReferenceQueue使用
无法通过虚引用得到该对象实例（其他引用都可以得到实例）
虚引用只是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个通知
引用队列搭配虚引用使用
public class PhantomReferenceTest { private static PhantomReferenceTest reference; private static ReferenceQueue queue; @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("调用finalize方法"); //搭上引用链 reference = this; } public static void main(String[] args) { reference = new PhantomReferenceTest(); //引用队列 queue = new ReferenceQueue<>(); //虚引用 PhantomReference<PhantomReferenceTest> phantomReference = new PhantomReference<>(reference, queue); Thread thread = new Thread(() -> { PhantomReference<PhantomReferenceTest> r = null; while (true) { if (queue != null) { r = (PhantomReference<PhantomReferenceTest>) queue.poll(); //说明被回收了,得到通知 if (r != null) { System.out.println("实例被回收"); } } } }); thread.setDaemon(true); thread.start(); //null (获取不到虚引用) System.out.println(phantomReference.get()); try { System.out.println("第一次gc 对象可以复活"); reference = null; //第一次GC 引用不可达 守护线程执行finalize方法 重新变为可达对象 System.gc(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); if (reference == null) { System.out.println("object is dead"); } else { System.out.println("object is alive"); } reference = null; System.out.println("第二次gc 对象死了"); //第二次GC 不会执行finalize方法 不能再变为可达对象 System.gc(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); if (reference == null) { System.out.println("object is dead"); } else { System.out.println("object is alive"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
结果:
/* null 第一次gc 对象可以复活 调用finalize方法 object is alive 第二次gc 对象死了 实例被回收 object is dead */
第一次GC时，守护线程执行finalize方法让虚引用重新可达，所以没死
第二次GC时，不再执行finalize方法，虚引用已死
虚引用回收后，引用队列有数据，来通知告诉我们reference这个对象被回收了
使用场景
GC只能回收堆内内存，而直接内存GC是无法回收的，直接内存代表的对象创建一个虚引用，加入引用队列，当这个直接内存不使用，这个代表直接内存的对象为空时，这个虚内存就死了，然后引用队列会产生通知，就可以通知JVM去回收堆外内存（直接内存）
总结
本篇文章围绕引用深入浅出的解析内存溢出与泄漏、强引用、软引用、弱引用、虚引用
当JVM没有足够的内存为新对象分配空间时就会发生内存溢出抛出OOM
内存溢出有两种情况，一种是分配的资源太少，不满足必要对象的内存；另一种是发生内存泄漏，不合理的设置对象的生命周期、不关闭资源都会导致内存泄漏
使用最常见的就是强引用，强引用只有在可达性分析算法中不可达时才会回收，强引用使用不当是造成内存泄漏的原因之一
使用SoftReference软引用时，只要内存不足触发Full GC时就会对软引用进行回收
使用WeakReference弱引用时，只要发生GC就会对弱引用进行回收
软、弱引用可以用来充当大数据情况下的缓存，它们的区别就是软引用可能活的更久Full GC才回收，使用弱引用时可以直接使用JDK中提供的WeakHashMap
虚引用无法在程序中获取，与引用队列搭配使用，当虚引用被回收时，能够从引用队列中取出（感知），可以在直接引用不使用时，发出消息让JVM进行回收
最后
- 参考资料
- 《深入理解Java虚拟机》
本篇文章将被收入JVM专栏，觉得不错感兴趣的同学可以收藏专栏哟~
觉得菜菜写的不错，可以点赞、关注支持哟~
有什么问题可以在评论区交流喔~
