轻松了解Java各类引用

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强引用

强引用是使用最为普遍的引用，如果一个对象具有强引用，那么垃圾回收器绝不会回收它。如下：

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Object object = new Object();// 强引用

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的问题。如果不使用时，通过如下方式来弱化引用，如下：

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object = null;//帮助垃圾收集器回收此对象

显示地设置object为null，或超出对象的生命周期范围，则GC认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象，具体什么时候回收主要取决于GC的算法实现机制。

举例：

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public void printBookInfo(){
		AkaThinkBook akaThinkBook = new AkaThinkBook();
		akaThinkBook.getBookInfo();
}

该方法内部拥有一个强引用akaThinkBook，这个引用将会保存在栈中，而真正的引用对象（new AkaThinkBook()）则保存在堆中。当这个方法运行完之后，就会退出方法栈，则引用对象的引用不再存在，这个对象就会被回收。

但如果这个akaThinkBook是全局变量时，就需要在不用这个对象时赋值为null，因为强引用不会被垃圾回收。

强引用在实际开发中占有非常重要的席位，通过ArrayList的实现源代码来了解一下：

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/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
 * Removes all of the elements from this list.  The list will
 * be empty after this call returns.
 */
public void clear() {
    modCount++;
    // clear to let GC do its work
    for (int i = 0; i < size; i++)
        elementData[i] = null;
    size = 0;
}

在ArrayList类中定义了一个变量elementData数组，在调用clear方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。不同于elementData=null，强引用仍然存在，避免在后续调用 add()等方法添加元素时进行重新的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。

软引用

如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，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。

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//强引用
AkaThinkBook akaThinkBook = new AkaThinkBook();
//软引用
SoftReference<AkaThinkBook> softReference = new SoftReference<AkaThinkBook>(akaThinkBook);

当内存不足时，等价于：

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if（JVM.内存不足（））｛
  akaThinkBook ＝ null；//转换为软引用
  System.gc();// 进行垃圾回收
｝

虚引用在实际中有重要的应用，例如浏览器的后退按钮。按后退时，这个后退时显示的网页内容是重新进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看具体的实现策略了。

  1. 如果一个网页在浏览结束时就进行内容的回收，则按后退查看前面浏览过的页面时，需要重新构建
  2. 如果将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出

这时候就可以使用软引用

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Browser browser = new Browser();//获取页面进行浏览
SoftReference softBrowser = new SoftReference<Browser>(browser);//浏览完毕之后设置为软引用
if(softBrowser != null){
  browser = (Browser) softBrowser.get();//如果没有被GC回收，直接获取
}else{
  browser = new Browser();//由于内存不足，导致软引用被GC回收，若是现在再使用的话，则直接创建
  softBrowser = new SoftReference<Browser>(browser);//重新设置为软引用
}

这样就很好的解决了实际的问题。

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器回收，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。

弱引用

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。

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//强引用
AkaThinkBook akaThinkBook = new AkaThinkBook();
//弱引用
WeakReference<AkaThinkBook> weakReference = new WeakReference<AkaThinkBook>(akaThinkBook);
akaThinkBook = null;

当垃圾回收器进行扫描回收时等价于：

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akaThinkBook = null;
System.gc();

如果这个对象是偶尔的使用，并且希望在使用时随时就能获取到，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象。

下面的代码会让akaThinkBook变为一个强引用：

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AkaThinkBook book = weakReference.get();

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。
当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。

这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

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package com.akathink.reference;
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.LinkedList;
import javax.security.auth.Refreshable;
public class ReferenceDemo {
	private static ReferenceQueue<BigFile> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
	public static void checkQueue() {
		Reference<? extends BigFile> reference = null;
		while ((reference = referenceQueue.poll()) != null) {
			if (reference != null) {
				System.out.println("In queue: " + ((BigFileWeakReference) (reference)).getVideo());
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		int size = 3;
		LinkedList<WeakReference<BigFile>> weakList = new LinkedList<WeakReference<BigFile>>();
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			weakList.add(new BigFileWeakReference(new BigFile("－－－－－Weak Video－－－－－" + i), referenceQueue));
			System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast());
		}
		System.gc();
		try { // 下面休息8秒钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
			Thread.currentThread().sleep(8000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		checkQueue();
	}
}
class BigFile {
	private String video;
	// 占用空间，让线程进行回收
	byte[] b = new byte[2 * 1024];
	public BigFile(String video) {
		this.video = video;
	}
	public String getVideo() {
		return video;
	}
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println("Finalizing BigFile" + video);
	}
}
class BigFileWeakReference extends WeakReference<BigFile> {
	private String video;
	public BigFileWeakReference(BigFile bigFile, ReferenceQueue<BigFile> referenceQueue) {
		super(bigFile, referenceQueue);
		this.video = bigFile.getVideo();
	}
	public String getVideo() {
		return video;
	}
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println("Finalizing BigFileWeakReference" + video);
	}
}

运行结果

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Just created weak: com.akathink.reference.BigFileWeakReference@15db9742
Just created weak: com.akathink.reference.BigFileWeakReference@6d06d69c
Just created weak: com.akathink.reference.BigFileWeakReference@7852e922
Finalizing BigFile－－－－－Weak Video－－－－－2
Finalizing BigFile－－－－－Weak Video－－－－－1
Finalizing BigFile－－－－－Weak Video－－－－－0
In queue: －－－－－Weak Video－－－－－2
In queue: －－－－－Weak Video－－－－－1
In queue: －－－－－Weak Video－－－－－0

虚引用

“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器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。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。

总结

Java这四种引用的级别由高到低依次为：

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强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用

通过图来看一下他们之间在垃圾回收时的区别：

Java四类引用总结

当垃圾回收器回收时，某些对象会被回收，某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object来标记存活的对象，然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收。

通过表格来说明一下，如下：

引用类型 被垃圾回收时间 用途 生存时间
强引用 从来不会 对象的一般状态 JVM停止运行时终止
软引用 内存不足时 对象缓存 内存不足时终止
弱引用 垃圾回收时 对象缓存 GC运行后终止
虚引用 Unknown Unknown Unknown

参考资料

http://my.oschina.net/ydsakyclguozi/blog/404389