Java的四种引用类型

2019-05-09

1.引用的基本概念

强引用：当我们使用new创建对象时，被创建的对象就是强引用，如Object object = new Object()，其中的object就是一个强引用了。如果一个对象具有强引用，JVM就不会去GC它，JVM宁可会报OOM来终止程序，也不回收该对象。

软引用: 如果一个对象只具备软引用，如果内存空间足够，那么JVM就不会GC它，如果内存空间不足了，就会GC该对象。

弱引用: 如果一个对象只具有弱引用，只要JVM的GC线程检测到了，就会立即回收。弱引用的生命周期要比软引用短很多。不过，如果垃圾回收器是一个优先级很低的线程，也不一定会很快就会释放掉软引用的内存。

虚引用：如果一个对象只具有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，随时会被JVM当作垃圾进行GC。

上面的四种引用对应的是new关键字以及JAVA.lang.ref包中的SoftReference，WeakReference, PhantomReference。我们注意到在java.lang.ref包中，还存在一个类叫做ReferenceQueue。

一、概述

在Java中提供了四个级别的引用：强引用，软引用，弱引用和虚引用。在这四个引用类型中，只有强引用FinalReference类是包内可见，其他三种引用类型均为public，可以在应用程序中直接使用。引用类型的类结构如图所示。

二、强引用

平时我们编程的时候例如：Object object=new Object（）；那object就是一个强引用了。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

Java中的引用，类似C语言中最难的指针。（我是C语言入门编程，指针的概念还是很深入我心。）通过引用，可以对堆中的对象进行操作。如：

StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("Helloword");

变量str指向StringBuffer实例所在的堆空间，通过str可以操作该对象。

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。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漏。

三、软引用（SoftReference）：

如果一个对象只具有软引用，那就类似于可有可物的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

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。当堆使用率临近阈值时，才会去回收软引用的对象。因此，软引用可以用于实现对内存敏感的高速缓存。

SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get()方法返回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。

下面举一个例子说明软引用的使用方法。

在你的IDE设置参数-Xmx2m -Xms2m规定堆内存大小为2m。

运行结果：

打开被注释掉的new byte[1024*100]语句，这条语句请求一块大的堆空间，使堆内存使用紧张。并显式的再调用一次GC，结果如下：

说明在系统内存紧张的情况下，软引用被回收。

四、弱引用（WeakReference）：

如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可物的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

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。在java中，可以用java.lang.ref.WeakReference实例来保存对一个Java对象的弱引用。

运行结果：

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，从而起到加速系统的作用。

五、虚引用（PhantomReference）：

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。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，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

在java.lang.ref包中提供了三个类：SoftReference类、WeakReference类和PhantomReference类，它们分别代表软引用、弱引用和虚引用。ReferenceQueue类表示引用队列，它可以和这三种引用类联合使用，以便跟踪Java虚拟机回收所引用的对象的活动。

虚引用是所有类型中最弱的一个。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，将这个虚引用加入引用队列。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

运行结果：

对虚引用的get()操作，总是返回null，因为sf.get()方法的实现如下：

六、弱引用典例

WeakHashMap类在java.util包内，它实现了Map接口，是HashMap的一种实现，它使用弱引用作为内部数据的存储方案。WeakHashMap是弱引用的一种典型应用，它可以作为简单的缓存表解决方案。

以下两段代码分别使用WeakHashMap和HashMap保存大量的数据：

使用-Xmx2M限定堆内存，使用WeakHashMap的代码正常运行结束，而使用HashMap的代码段抛出异常

由此可见，WeakHashMap会在系统内存紧张时使用弱引用，自动释放掉持有弱引用的内存数据。

但如果WeakHashMap的key都在系统内持有强引用，那么WeakHashMap就退化为普通的HashMap，因为所有的表项都无法被自动清理。