Java 如何有效地避免OOM：善於利用軟引用和弱引用

時間 2019-11-12

標籤 java 如何有效地避免 oom 善於利用引用欄目 Java 简体版

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原做者： 海子　　

出處： http://www.cnblogs.com/dolphin0520/　

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想必不少朋友對OOM（OutOfMemory）這個錯誤不會陌生，而當遇到這種錯誤如何有效地解決這個問題呢？今天咱們就來講一下如何利用軟引用和弱引用來有效地解決程序中出現的OOM問題。下面是本文的目錄大綱：html

　　一.瞭解強引用、軟引用、弱引用、虛引用的概念java

　　二.進一步理解軟引用和弱引用程序員

　　三.如何利用軟引用和弱引用解決OOM問題算法

　　若是有不正之處，但願諒解和批評指正，不勝感激。緩存

　　請尊重做者勞動成果，轉載請標明原文連接：性能

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3784171.html優化

一.瞭解強引用、軟引用、弱引用、虛引用的概念

　　在Java中，雖然不須要程序員手動去管理對象的生命週期，可是若是但願某些對象具有必定的生命週期的話（好比內存不足時JVM就會自動回收某些對象從而避免OutOfMemory的錯誤）就須要用到軟引用和弱引用了。ui

　　從Java SE2開始，就提供了四種類型的引用：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。Java中提供這四種引用類型主要有兩個目的：第一是可讓程序員經過代碼的方式決定某些對象的生命週期；第二是有利於JVM進行垃圾回收。下面來闡述一下這四種類型引用的概念：this

　　1.強引用（StrongReference）spa

　　強引用就是指在程序代碼之中廣泛存在的，好比下面這段代碼中的object和str都是強引用：

Object object = new Object();
String str = "hello";

　　只要某個對象有強引用與之關聯，JVM一定不會回收這個對象，即便在內存不足的狀況下，JVM寧願拋出OutOfMemory錯誤也不會回收這種對象。好比下面這段代碼：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Main().fun1();
    }
     
    public void fun1() {
        Object object = new Object();
        Object[] objArr = new Object[1000];
    }
}

當運行至Object[] objArr = new Object[1000];這句時，若是內存不足，JVM會拋出OOM錯誤也不會回收object指向的對象。不過要注意的是，當fun1運行完以後，object和objArr都已經不存在了，因此它們指向的對象都會被JVM回收。

　　若是想中斷強引用和某個對象之間的關聯，能夠顯示地將引用賦值爲null，這樣一來的話，JVM在合適的時間就會回收該對象。

　　好比Vector類的clear方法中就是經過將引用賦值爲null來實現清理工做的：

/**
     * Removes the element at the specified position in this Vector.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).  Returns the element that was removed from the Vector.
     *
     * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
     *         ({@code index < 0 || index >= size()})
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return element that was removed
     * @since 1.2
     */
    public synchronized E remove(int index) {
    modCount++;
    if (index >= elementCount)
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    Object oldValue = elementData[index];

    int numMoved = elementCount - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                 numMoved);
    elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work

    return (E)oldValue;
    }

　　2.軟引用（SoftReference）

　　軟引用是用來描述一些有用但並非必需的對象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference類來表示。對於軟引用關聯着的對象，只有在內存不足的時候JVM纔會回收該對象。所以，這一點能夠很好地用來解決OOM的問題，而且這個特性很適合用來實現緩存：好比網頁緩存、圖片緩存等。

　　軟引用能夠和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，若是軟引用所引用的對象被JVM回收，這個軟引用就會被加入到與之關聯的引用隊列中。下面是一個使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
         
        SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

　　3.弱引用（WeakReference）

　　弱引用也是用來描述非必需對象的，當JVM進行垃圾回收時，不管內存是否充足，都會回收被弱引用關聯的對象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference類來表示。下面是使用示例：

import java.lang.ref.WeakReference;
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
     
        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
         
        System.out.println(sr.get());
        System.gc();                //通知JVM的gc進行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());
    }
}

　　輸出結果爲：

hello
null

　　第二個輸出結果是null，這說明只要JVM進行垃圾回收，被弱引用關聯的對象一定會被回收掉。不過要注意的是，這裏所說的被弱引用關聯的對象是指只有弱引用與之關聯，若是存在強引用同時與之關聯，則進行垃圾回收時也不會回收該對象（軟引用也是如此）。

　　弱引用能夠和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，若是弱引用所引用的對象被JVM回收，這個軟引用就會被加入到與之關聯的引用隊列中。

　　4.虛引用（PhantomReference）

　　虛引用和前面的軟引用、弱引用不一樣，它並不影響對象的生命週期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference類表示。若是一個對象與虛引用關聯，則跟沒有引用與之關聯同樣，在任什麼時候候均可能被垃圾回收器回收。

　　要注意的是，虛引用必須和引用隊列關聯使用，當垃圾回收器準備回收一個對象時，若是發現它還有虛引用，就會把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序能夠經過判斷引用隊列中是否已經加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。若是程序發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，那麼就能夠在所引用的對象的內存被回收以前採起必要的行動。

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
 
 
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
        PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}

二.進一步理解軟引用和弱引用

　　對於強引用，咱們平時在編寫代碼時常常會用到。而對於其餘三種類型的引用，使用得最多的就是軟引用和弱引用，這2種既有類似之處又有區別。它們都是用來描述非必需對象的，可是被軟引用關聯的對象只有在內存不足時纔會被回收，而被弱引用關聯的對象在JVM進行垃圾回收時總會被回收。

　　在SoftReference類中，有三個方法，兩個構造方法和一個get方法（WekReference相似）：

　　兩個構造方法：

public SoftReference(T referent) {
    super(referent);
    this.timestamp = clock;
}
 
public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
    super(referent, q);
    this.timestamp = clock;
}

　　get方法用來獲取與軟引用關聯的對象的引用，若是該對象被回收了，則返回null。

　　在使用軟引用和弱引用的時候，咱們能夠顯示地經過System.gc()來通知JVM進行垃圾回收，可是要注意的是，雖然發出了通知，JVM不必定會馬上執行，也就是說這句是沒法確保此時JVM必定會進行垃圾回收的。

三.如何利用軟引用和弱引用解決OOM問題

　　前面講了關於軟引用和弱引用相關的基礎知識，那麼到底如何利用它們來優化程序性能，從而避免OOM的問題呢？

　　下面舉個例子，假若有一個應用須要讀取大量的本地圖片，若是每次讀取圖片都從硬盤讀取，則會嚴重影響性能，可是若是所有加載到內存當中，又有可能形成內存溢出，此時使用軟引用能夠解決這個問題。

　　設計思路是：用一個HashMap來保存圖片的路徑和相應圖片對象關聯的軟引用之間的映射關係，在內存不足時，JVM會自動回收這些緩存圖片對象所佔用的空間，從而有效地避免了OOM的問題。在Android開發中對於大量圖片下載會常常用到。

　　下面這段代碼是摘自博客：

　　http://blog.csdn.net/arui319/article/details/8489451

.....
private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
<br>....
public void addBitmapToCache(String path) {
 
        // 強引用的Bitmap對象
 
        Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
 
        // 軟引用的Bitmap對象
 
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
 
        // 添加該對象到Map中使其緩存
 
        imageCache.put(path, softBitmap);
 
    }
 
 public Bitmap getBitmapByPath(String path) {
 
        // 從緩存中取軟引用的Bitmap對象
 
        SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
 
        // 判斷是否存在軟引用
 
        if (softBitmap == null) {
 
            return null;
 
        }
 
        // 取出Bitmap對象，若是因爲內存不足Bitmap被回收，將取得空
 
        Bitmap bitmap = softBitmap.get();
 
        return bitmap;
 
    }