Java的四种引用之强弱软虚

在java中提供4个级别的引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用。除了强引用外，其他3中引用均可以在java.lang.ref包中找到对应的类。开发人员可以在应用程序中直接使用他们。

1 强引用

强引用就是程序中一般使用的引用类型，强引用的对象是可触及的，不会被回收。相对的，软引用、弱引用和虚引用的对象是软可触及的、弱可触及的和虚可触及的，在一定条件下，都是可以被回收的。

强引用示例：StringBuffer str = new StringBuffer("Hello world");

假设以上代码是在函数体内运行的，那么局部变量str将被分配在栈上，而对象StringBuffer实例被分配在堆上。局部变量str指向StringBuffer实例所在堆空间，通过str可以操作该实例，那么str就是StringBuffer实例的强引用。

此时，如果再运行一个赋值语句：

StringBuffer str1 = str;

则str所指向的对象也将被str1所指向，同时在局部变量表上会分配空间存放str1变量。此时该StringBuffer实例就有两个引用。对引用的“==”操作用于表示两操作数所指向的堆空间地址是否相同，不表示两操作数所指的对象是否相同。

强引用的特点：

• 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，虚拟机宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指的对象。
• 强引用可能导致内存泄漏

2 软引用----可被回收的引用

软引用是比强引用弱一点的引用类型，一个对象只持有软引用，那么当堆空间不足时，就会被回收。软引用使用java.lang.ref.SoftReference类型

package com.jvm;
import java.lang.ref.SoftReference;
public class SoftRef {
　　public static class User{
　　　　public User(int id,String name){
　　　　　　this.id = id;
　　　　　　this.name = name;
　　　　}
　　　　public int id;
　　　　public String name;
　　　　@Override
　　　　public String toString() {
　　　　　　return "[id="+String.valueOf(id)+",name="+name+"]";
　　　　}
　　}
　　public static void main(String[] args) {
　　　　User u = new User(1,"gim");
　　　　SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(u);//创建引用给定对象的新的软引用
　　　　u = null; //去除强引用

　　　　System.out.println(userSoftRef.get());
　　　　System.gc();
　　　　System.out.println("After GC:");
　　　　System.out.println(userSoftRef.get());

　　　　byte[] b = new byte[1024*925*7];//分配7M左右，使内存空间紧张
　　　　System.gc();
　　　　System.out.println(userSoftRef.get());
　　}
}

如果虚拟机不加参数设置堆内存限制，则打印出：

[id=1,name=gim]
After GC:
[id=1,name=gim]
[id=1,name=gim]

因为虚拟机的内存总量是九十多兆，且虚拟机企图使用的最大内存总量是这个的十几倍。故不会出现资源紧张，也不会产生内存溢出现象。

如果使用-Xmx10m运行上述代码，可以得到：

[id=1,name=gim]（第一次从软引用中获取数据）
After GC:
[id=1,name=gim]（GC没有清除软引用）
null（由于内存紧张，软引用被清除）

结论：GC未必会回收软引用的对象，但是当内存资源紧张时，软引用对象会被回收，所以软引用对象不会引起内存溢出。

3 弱引用-----发现即回收

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，不管系统堆空间使用情况如何，都会将对象进行回收。但是由于垃圾回收器的优先级通常很低，因此，并不一定能很快的发现持有弱引用的对象。在这种情况下，弱引用对象可以存在较长的时间，一旦一个弱引用对象被垃圾回收器回收，便会加入一个注册的引用队列（这一点和软引用很像）。弱引用使用java.lang.ref.WeakReference类实现。

实例2：展示弱引用的特点

package com.jvm;
import java.lang.ref.WeakReference;
public class WeakRef {
　　public static class User{
　　　　public User(int id,String name){
　　　　　　this.id = id;
　　　　　　this.name = name;
　　　　}
　　　　public int id;
　　　　public String name;

　　　　@Override
　　　　public String toString() {
　　　　　　return "[id="+String.valueOf(id)+",name="+name+"]";
　　　　}
　　}

　　public static void main(String[] args) {
　　　　User u = new User(1,"gim");
　　　　WeakReference<User> userReference = new WeakReference<User>(u);
　　　　u = null;
　　　　System.out.println(userReference.get());
　　　　System.gc();
　　　　System.out.println("After GC:");
　　　　System.out.println(userReference.get());
　　}
}

不用设置虚拟机参数，直接运行代码打印出：

[id=1,name=gim]
After GC:
null

可以看书，GC之后，弱引用对象立即被清除。弱引用和软引用一样，在构造弱引用时，也可以指定一个引用队列，当弱引用对象被回收时，就会加入指定的引用队列，通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。

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（应用场景）。如果这么做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存的溢出，而当内存资源充足时，这些缓存又可以存在相当长的时间，从而起到加速系统的作用。

4 虚引用----对象回收跟踪

一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎一样。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，它的作用主要是跟踪垃圾回收过程

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，就会在回收对象后，将这个虚引用加入引用队列，以通知引用程序对象的回收情况。

实例3 ：使用虚引用跟踪一个可复活对象的回收

package com.jvm;

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;

public class TraceCanReliveObj {
　　public static TraceCanReliveObj obj;  //可以复活对象
　　static ReferenceQueue<TraceCanReliveObj> phantomQueue = null;
　　public static class CheckRefQueue extends Thread{
　　　　@Override
　　　　public void run() {
　　　　　　while(true){
　　　　　　　　if(phantomQueue!=null){
　　　　　　　　　　PhantomReference<TraceCanReliveObj> objt = null;
　　　　　　　　　　try{
　　　　　　　　　　　　objt = (PhantomReference<TraceCanReliveObj>) phantomQueue.remove();
　　　　　　　　　　}catch(InterruptedException e){
　　　　　　　　　　　　e.printStackTrace();
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　if(objt!=null){
　　　　　　　　　　　　System.out.println("TraceCanReliveObj is delete by GC");
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}
　　}

　　@Override
　　protected void finalize() throws Throwable {
　　　　super.finalize();
　　　　System.out.println("CanReliveObj finalize called");
　　　　obj = this; //使得对象复活
　　}
　　@Override
　　public String toString() {
　　　　return "I am CanReliveObj";
　　}
　　public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
　　　　Thread t = new CheckRefQueue();
　　　　t.setDaemon(true);//守护线程
　　　　t.start();
　　　　phantomQueue = new ReferenceQueue<TraceCanReliveObj>();
　　　　obj = new TraceCanReliveObj();

　　　　//构造了TraceCanReliveObj对象的虚引用，并指定了引用队列。
　　　　PhantomReference<TraceCanReliveObj> phantomRef = new PhantomReference<TraceCanReliveObj>(obj, phantomQueue);
　　　　obj = null;  //将强引用去除
　　　　System.gc();  //第一次进行GC，由于对象可复活，GC无法回收该对象。
　　　　Thread.sleep(1000);
　　　　if(obj==null){
　　　　　　System.out.println("obj 是 null");
　　　　}else{
　　　　　　System.out.println("obj 可用");
　　　　}
　　　　System.out.println("第二次GC");
　　　　obj = null;
　　　　System.gc(); //第二次进行GC，由于finalize()只会被调用一次，因此第2次GC会回收对象，同时其引用队列应该也会捕获到对象的回收
　　　　Thread.sleep(1000);
　　　　if(obj==null){
　　　　　　System.out.println("obj 是 null");
　　　　}else{
　　　　　　System.out.println("obj 可用");
　　　　}
　　}
}

直接运行代码打印：

CanReliveObj finalize called    （对象复活）
obj 可用
第二次GC　　　　　　　　　　　（第2次，对象无法复活）　
TraceCanReliveObj is delete by GC （引用队列捕获到对象被回收）
obj 是 null

由于虚引用可以跟踪对象的回收时间，因此，也可以将一些资源释放操作放置在虚引用中执行和记录。