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Android效能提升之強引用、軟引用、弱引用、虛引用使用

背景:收到公眾投稿,《從面試題中看Java的Reference(引用)》,分析的很不錯,總感覺少了實際的例子和應用場景。於是結合自己工作中場景,小總結一下。看下Agenda如下:

強引用 軟引用 弱引用 什麼時候使用軟引用,什麼時候使用弱引用? 虛引用

一、強引用

Java中的引用,類似於C++的指標。通過引用,可以對堆中的物件進行操作。在某個函式中,當建立了一個物件,該物件被分配在堆中,通過這個物件的引用才能對這個物件進行操作。

這裡寫圖片描述

假設以上程式碼是在方法內執行的,那麼區域性變數str將被分配在棧空間上,而物件StringBuffer例項,被分配在堆空間中。區域性變數str指向StringBuffer例項所在的堆空間,通過str可以操作該例項,那麼str就是StringBuffer的引用。

這裡寫圖片描述

此時,執行一個賦值語句:

這裡寫圖片描述

那麼,str所指向的物件也將被str1所指向,同時在區域性棧空間上會分配空間存放str1變數。此時,該StringBuffer例項就有兩個引用。對引用的”==”操作用於表示兩個運算元所指向的堆空間地址是否相同,不表示兩個運算元所指向的物件是否相等。

這裡寫圖片描述

強引用特點:

強引用可以直接訪問目標物件。 強引用所指向的物件在任何時候都不會被系統回收。JVM寧願丟擲OOM異常,也不會回收強引用所指向的物件。 強引用可能導致記憶體洩露。

二、軟引用

軟引用是除了強引用外,最強的引用型別。可以通過java.lang.ref.SoftReference使用軟引用。一個持有軟引用的物件,不會被JVM很快回收,JVM會根據當前堆的使用情況來判斷何時回收。當堆的使用率臨近閾值時,才會回收軟引用的物件。

看下我工作中使用到軟引用的場景,載入一個1080x1920解析度的圖,約900多K, 對於我們來說,這個圖已是非常大了。

這裡寫圖片描述

首先通過BitmapFactory.decodeStream構造一個大圖bitmap 然後把這個bitmap轉成Drawble型別,構成強引用。 接著使用SoftReference構造這個drawable物件的軟引用drawables.

最後通過軟引用的get()方法,取得drawable物件例項的強引用,發現物件被未回收。在GC在記憶體充足的情況下,不會回收軟引用物件。

在實際中,一起請求很多相關圖片,從網路,這時就會請求非常多的記憶體空間,導致記憶體吃緊,系統開始會GC。這次GC後,drawables.get()不再返回Drawable物件,而是返回null,這時螢幕上背景圖不顯示,說明在系統記憶體緊張的情況下,軟引用被回收。

使用軟引用以後,在OutOfMemory異常發生之前,這些快取的圖片資源的記憶體空間可以被釋放掉的,從而避免記憶體達到上限,避免Crash發生。

需要注意的是,在垃圾回收器對這個Java物件回收前,SoftReference類所提供的get方法會返回Java物件的強引用,一旦垃圾執行緒回收該Java物件之後,get方法將返回null。所以在獲取軟引用物件的程式碼中,一定要判斷是否為null,以免出現NullPointerException異常導致應用崩潰。

到底什麼時候使用軟引用,什麼時候使用弱引用呢?

個人認為,如果只是想避免OutOfMemory異常的發生,則可以使用軟引用。如果對於應用的效能更在意,想盡快回收一些佔用記憶體比較大的物件,則可以使用弱引用。

還有就是可以根據物件是否經常使用來判斷。如果該物件可能會經常使用的,就儘量用軟引用。如果該物件不被使用的可能性更大些,就可以用弱引用。

另外,和弱引用功能類似的是WeakHashMap。WeakHashMap對於一個給定的key,其對映的存在並不阻止垃圾回收器對該鍵的回收,回收以後,其條目從對映中有效地移除。WeakHashMap使用ReferenceQueue實現的這種機制。

三、 弱引用

弱引用是一種比軟引用較弱的引用型別。在系統GC時,只要發現弱引用,不管系統堆空間是否足夠,都會將物件進行回收。但是,由於垃圾回收器的執行緒通常優先順序很低,因此,並一不定能很快的發現持有弱引用的物件。這種情況下,弱引用物件可以存在較長的一段時間。一旦一個弱引用物件被垃圾回收器回收,便會加入到一個註冊引用佇列中。

看一個工作中例項:播放器的播放Panel,是一個View,就是在視訊播放時,可以show、hide, 也可以拖拽進度條之類,還有上面的音量,亮度調節等。這樣一個view,我們用弱引用,因為在視訊播放過程中,不論硬解還是軟解,都將佔用大量記憶體。保證視訊的渲染效果。

在VideoControllerView.java 有如下一段程式碼:

這裡寫圖片描述

在GC之前,弱引用物件並未被垃圾回收器發現,因此通過mView.get()方法可以取得對應的強引用。但是隻要進行垃圾回收,弱引用物件一旦被發現,便會立即被回收,並加入註冊引用佇列中。此時,再次通過mView.get()方法取得強引用就會失敗。

注意:軟引用,弱引用都非常適合來儲存那些可有可無的快取資料。如果這樣做,當系統記憶體不足時,這些快取資料會被回收,不會導致記憶體溢位。而當記憶體資源充足時,這些快取資料又可以存在相當長的時間。

四、 虛引用

虛引用是所有引用型別中最弱的一個。一個持有虛引用的物件,和沒有引用幾乎是一樣的,隨時都可能被垃圾回收器回收。當試圖通過虛引用的get()方法取得強引用時,總是會失敗。並且,虛引用必須和引用佇列一起使用,它的作用在於跟蹤垃圾回收過程。 當垃圾回收器準備回收一個物件時,如果發現它還有虛引用,就會在垃圾回收後,銷燬這個物件,獎這個虛引用加入引用佇列。 實際中幾乎沒用,暫不介紹。

最後一張圖總結下:

這裡寫圖片描述