Android Study Plan VIII - Java引用类型

Android学习计划

话题：Java基础知识学习
1、Java中有哪几种引用？它们的含义和区别是什么？
2、请用Java实现一个线程安全且高效的单例模式。

答案

1. Java中有哪几种引用？它们的含义和区别是什么？

• 强引用（StrongReference）：无论内存是否充足，都不会被回收强引用指的是在代码中普遍存在的类似Object object=new Object();这类的引用，只要有这类的存在，垃圾回收器永远不会回收该对象，这也是导致OOM异常出现的主要原因。若想中断强引用可以把对象置为null。

• 弱引用（WeakReference）：内存不足时，会被回收弱引用用来修饰非必需对象，弱引用所关联的对象生命周期只到下一次垃圾回收前，无论内存是否充足都会被回收关联对象。

  String s=new String("abc");
  WeakReference<String> weakReference=new WeakReference<>(s);
  //当内存回收时 调用weakRefrence=null 并且 System.gc();

• 软引用（SoftReference）：无论内存是否充足，都会被回收软引用用来修饰一些有用但非必需的对象，软引用所关联的对象将会在系统即将发生OOM前，会把对象进行二次回收，若回收完内存还是不足则会发生OOM异常。可实现内存敏感的高速缓存

  String s=new String("abc");
  SoftReference<String> softReference=new SoftReference<>(s);
  //当内存不足时 会调用 softRefrence=null  并且 System.gc();

• 虚引用（PhantomReference）：任何时候都会被回收虚引用不会决定对象的生命周期，虚引用关联的对象任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用的作用是：跟踪对象被垃圾回收器回收的活动，虚引用本身加入引用队列中，记录引用对象是都被回收。

2. 请用Java实现一个线程安全且高效的单例模式。

单例：一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供。目的为

• 减少内存的占用
• 阻止对象实例化自己的单例对象副本，从而确保所有对象访问统一实例

• 控制了实例化过程所以可以灵活化控制实例过程。

  线程安全：再多线程访问时采用加锁机制，当一个线程访问该数据时，其他线程不能访问该数据，直到读取完毕才可以访问。不会出现数据不一致和数据污染。

双重校验锁（DCL）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton mInstance;
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (mInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (mInstance == null) {
                    mInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return mInstance;
    }
}

在JVM中，并不限制处理器的执行顺序，在不影响运行结果的情况下，顺序可能会被打乱。volatile 关键字的作用是防止执行命令不会被重新排序。如若没有volatile 修饰，则mInstance = new Singleton();可能出现mInstance尚未被初始化的异常。
mInstance = new Singleton();包括三步：为对象分配内存，执行构造方法，初始化实例对象，把mInstance的引用指向分配的内存空间。在JVM的执行过程中并不是原子性的。
保护序列化与反序列化安全的写法：

/**
*反序列化提供的一个特殊方法，可以控制对象的反序列化。
*/
private Object readResolve(){
        return mInstance;//返回实例对象
    }

静态内部类：

为何可以保证线程安全？虚拟机可以保证一个类的类构造器 <clinit>()在多线程环境中被正确的加锁、同步。如果多个线程同时去初始化一个类，只有一个线程可以去执行类构造方法，其他线程都会阻塞等待，直到构造方法执行完毕。同一个类加载器下，一个类型只会被初始化一次。

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.sInstance;
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

枚举写法（在Android中不推荐使用，对内存的消耗较大）
枚举法的好处：1.实例创建线程安全 2.防止被反射创建多个实例 3. 没有序列化的问题

public enum Singleton{
    INSTANCE;
    
    public void fun() {
       //do sth
    }
}

3. 拓展知识

• Kotlin实现的单例模式：object Singleton{}，本质是饿汉加载，在类加载时就会创建单例。问题在于构造方法过多时，初始化会变慢以及资源的浪费。

• Kotlin实现懒汉式加载：

  class Singleton private constructor(){
      companion object {
          val instance: Singleton by lazy { Singleton() }
      }
  }