Android性能提升之强引用软引用弱引用虚引用使用

Posted 2020-08-10

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背景：收到公众投稿，《从面试题中看Java的Reference（引用）》，分析的很不错，总感觉少了实际的例子和应用场景。于是结合自己工作中场景，小总结一下。看下Agenda如下:

• 强引用
• 软引用
• 弱引用
• 什么时候使用软引用，什么时候使用弱引用？
• 虚引用

一、强引用

Java中的引用，类似于C++的指针。通过引用，可以对堆中的对象进行操作。在某个函数中，当创建了一个对象，该对象被分配在堆中，通过这个对象的引用才能对这个对象进行操作。

假设以上代码是在方法内运行的，那么局部变量str将被分配在栈空间上，而对象StringBuffer实例，被分配在堆空间中。局部变量str指向StringBuffer实例所在的堆空间，通过str可以操作该实例，那么str就是StringBuffer的引用。

此时，运行一个赋值语句：

那么，str所指向的对象也将被str1所指向，同时在局部栈空间上会分配空间存放str1变量。此时，该StringBuffer实例就有两个引用。对引用的”==”操作用于表示两个操作数所指向的堆空间地址是否相同，不表示两个操作数所指向的对象是否相等。

强引用特点：

• 强引用可以直接访问目标对象。
• 强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收。JVM宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指向的对象。
• 强引用可能导致内存泄露。

二、软引用

软引用是除了强引用外，最强的引用类型。可以通过java.lang.ref.SoftReference使用软引用。一个持有软引用的对象，不会被JVM很快回收，JVM会根据当前堆的使用情况来判断何时回收。当堆的使用率临近阈值时，才会回收软引用的对象。
看下我工作中使用到软引用的场景，加载一个1080x1920分辨率的图，约900多K, 对于我们来说，这个图已是非常大了。

• 首先通过BitmapFactory.decodeStream构造一个大图bitmap
• 然后把这个bitmap转成Drawble类型，构成强引用。
• 接着使用SoftReference构造这个drawable对象的软引用drawables.

• 最后通过软引用的get()方法，取得drawable对象实例的强引用，发现对象被未回收。在GC在内存充足的情况下，不会回收软引用对象。

• 在实际中，一起请求很多相关图片，从网络，这时就会请求非常多的内存空间，导致内存吃紧，系统开始会GC。这次GC后，drawables.get()不再返回Drawable对象，而是返回null，这时屏幕上背景图不显示，说明在系统内存紧张的情况下，软引用被回收。

• 使用软引用以后，在OutOfMemory异常发生之前，这些缓存的图片资源的内存空间可以被释放掉的，从而避免内存达到上限，避免Crash发生。

• 需要注意的是，在垃圾回收器对这个Java对象回收前，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Java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，一定要判断是否为null，以免出现NullPointerException异常导致应用崩溃。

到底什么时候使用软引用，什么时候使用弱引用呢？

个人认为，如果只是想避免OutOfMemory异常的发生，则可以使用软引用。如果对于应用的性能更在意，想尽快回收一些占用内存比较大的对象，则可以使用弱引用。

还有就是可以根据对象是否经常使用来判断。如果该对象可能会经常使用的，就尽量用软引用。如果该对象不被使用的可能性更大些，就可以用弱引用。

另外，和弱引用功能类似的是WeakHashMap。WeakHashMap对于一个给定的key，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的回收，回收以后，其条目从映射中有效地移除。WeakHashMap使用ReferenceQueue实现的这种机制。

三、 弱引用

弱引用是一种比软引用较弱的引用类型。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间是否足够，都会将对象进行回收。但是，由于垃圾回收器的线程通常优先级很低，因此，并一不定能很快的发现持有弱引用的对象。这种情况下，弱引用对象可以存在较长的一段时间。一旦一个弱引用对象被垃圾回收器回收，便会加入到一个注册引用队列中。
看一个工作中实例：播放器的播放Panel，是一个View，就是在视频播放时，可以show、hide, 也可以拖拽进度条之类，还有上面的音量，亮度调节等。这样一个view，我们用弱引用，因为在视频播放过程中，不论硬解还是软解，都将占用大量内存。保证视频的渲染效果。
在VideoControllerView.java 有如下一段代码：

在GC之前，弱引用对象并未被垃圾回收器发现，因此通过mView.get()方法可以取得对应的强引用。但是只要进行垃圾回收，弱引用对象一旦被发现，便会立即被回收，并加入注册引用队列中。此时，再次通过mView.get()方法取得强引用就会失败。

注意：软引用，弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这样做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存溢出。而当内存资源充足时，这些缓存数据又可以存在相当长的时间。

四、 虚引用

• 虚引用是所有引用类型中最弱的一个。一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎是一样的，随时都可能被垃圾回收器回收。当试图通过虚引用的get()方法取得强引用时，总是会失败。并且，虚引用必须和引用队列一起使用，它的作用在于跟踪垃圾回收过程。
• 当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在垃圾回收后，销毁这个对象，奖这个虚引用加入引用队列。
• 实际中几乎没用，暂不介绍。

最后一张图总结下：

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