Java中的引用
- 强引用
- 软引用
- 弱引用
- 虚引用
- 终结器引用（FinalReference)
JDK 1.2版本之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strongly Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）和 虚引用（Phantom Reference)4种，这四种引用的强度依次逐渐减弱。 ——《深入理解Java虚拟机》
除强引用外，其他3种引用均可以在java.lang.ref包中找到它们的身影。如下图，显示了这3种引用类型对应的类，开发人员可以在应用程序中直接使用它们。
在Java程序中，最常见的引用类型是强引用（普通系统99%以上都是强引用），也就是我们最常见的普通对象引用，也是默认的引用类型。
当在Java语言中使用new操作符创建一个新的对象，并将其赋值给一个变量的时候，这个变量就成为指向该对象的一个强引用。
强引用的对象是可触及的，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。
对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为null，就是可以当做垃圾被收集了，当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略。
相对的，软引用、弱引用和虚引用的对象是软可触及、弱可触及和虚可触及的，在一定条件下，都是可以被回收的。所以，强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之一。
强引用
强引用是最”传统“的引用的定义，指的是在程序代码中普遍存在的引用赋值，即类似 ”Object obj = new Object()“ 这种引用关系。无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾回收去就永远不会回收掉被引用的对象。 ——《深入理解Java虚拟机》
强引用具备以下特点:
- 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向对象。
- 强引用可能导致内存泄漏。
public class StrongReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer str = new StringBuffer("强引用测试");
StringBuffer str1 = str;
str = null; // help to gc
System.gc();
// 休眠3s让垃圾回收进行
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(str1);
}
}
可以看到，强引用关系只要存在，就不会被垃圾回收器回收。
软引用
软引用是用来描述一些还有用，但非必须的对象。只被软引用关联的对象关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列入回收范围之中进行第二次回收，如果这次还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK1.2之后提供了SoftReference类来实现软引用。 ——《深入理解Java虚拟机》
软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如：高速缓存就有用到软引用。
垃圾回收器在某个时刻绝对回收软可达的对象的时候，会清理软引用，并可选的把引用存放到一个引用队列（Reference Queue）。
类似弱引用，只不过Java虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些，迫不得已才清理。
// -Xmx10m -Xms10m
public class SoftReferenceTest {
public static class User{
private int id;
private String name;
public User(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
public static void main(String[] args) {
// 创建对象，建立软引用
SoftReference<User> userSoftReference = new SoftReference<User>(new User(1,"易"));
// 等价于
// User user = new User(1, "易");
// SoftReference<User> userSoftReference = new SoftReference<User>(user);
// user = null; // 取消强引用
// 从软引用中重新获得强引用对象
System.out.println(userSoftReference.get());
System.gc();
System.out.println("After GC:");
// 垃圾回收之后获得软引用中的对象 ,内存足够，不会回收软引用
System.out.println(userSoftReference.get());
try{
// 让系统认为内存紧张
// 设置堆空间10M,新生代大小于老年代大小默认比 1：2
// newSize: 3.3M oldSize:6.4M
byte[] b = new byte[1024 * 1024 * 7]; // 7M 显然放不下
}catch(Throwable e){
e.printStackTrace();
}finally {
// 再次从软引用中获取数据
System.out.println(userSoftReference.get());
}
}
}
可以看到，当内存充足的时，GC并没有回收软引用对象，当内存不足时的隐式GC之后，软引用对象被回收了。
弱引用
弱引用也是用来描述那些非必须对象，但是它的强度比软引用更弱一些，只被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。当垃圾收集器开始工作，无论当前内存是否足够，都会回收掉掉只被弱引用关联的对象。在JDK1.2之后提供了WeakReference类来实现软引用。 ——《深入理解Java虚拟机》
弱引用也是用来描述那些非必需对象，只被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间使用是否充足，都会回收掉只被弱引用关联的对象。
但是，由于垃圾回收器的线程通常优先级很低，因此，并不一定能很快地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。
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。
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。
public class WeakReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建对象，建立弱引用
WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(new String("WeakReference"));
// 从弱引用中重新获得强引用对象
System.out.println(weakReference.get());
System.gc();
// 不管当前内存是否足够，都会回收它
System.out.println("After GC");
// 尝试从弱引用中获取对象
System.out.println(weakReference.get());
}
}
可以看到，软引用只要发生GC就会被回收。
软引用内存不足时才回收，弱引用发现即回收
虚引用
虚引用也被称为”幽灵引用“或者”幻影引用“，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚拟引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的只是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK1.2之后提供了PhantomReference类来实现软引用。 ——《深入理解Java虚拟机》
如果一个对象仅持有虚引用，那么它和没有引用几乎是一样的，随时都可能被垃圾回收器回收。
它不能单独使用，也无法通过虚引用来获取被引用的对象。当试图通过虚引用的get()方法取得对象时，总是null。
虚引用必须和引用队列一起使用。虚引用在创建时必须提供一个引用队列作为参数。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，以通知应用程序对象的回收情况。
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。
public class PhantomReferenceTest {
public static PhantomReferenceTest obj; // 当前类对象的声明
static ReferenceQueue<PhantomReferenceTest> phantomQueu = null; // 引用队列
public static class CheckRefQueue extends Thread{
@Override
public void run() {
while (true) {
if (phantomQueu != null){
PhantomReference<PhantomReferenceTest> objt = null;
try {
objt = (PhantomReference<PhantomReferenceTest>) phantomQueu.remove();
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
if(objt != null){
System.out.println("追踪垃圾回收过程：PhantomReferenceTest实例被GC了");
}
}
}
}
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
// GC之前调用，有且只会被调用一次
super.finalize();
System.out.println("调用当前类的finalize()方法");
// 第一次调用是对象自我拯救的最后机会
obj = this; // 复活当前对象
}
public static void main(String[] args) {
Thread t = new CheckRefQueue();
t.setDaemon(true); // 设置为守护线程
t.start();
phantomQueu = new ReferenceQueue<>();
obj = new PhantomReferenceTest();
// 构造 PhantomReferenceTest 对象的虚引用，并指定了引用队列
PhantomReference<PhantomReferenceTest> phantomRef = new PhantomReference<>(obj,phantomQueu);
try {
// 不可获取虚引用中的对象
System.out.println(phantomRef.get());
// 将强引用去除
obj = null;
//第一次GC，由于对象可复活，GC无法回收该对象
System.gc();
Thread.sleep(1000);
if(obj == null){
System.out.println("obj 是 null");
}else {
System.out.println("obj 可用");
}
System.out.println("第 2 次 GC");
obj = null;
System.gc(); // 一旦将obj对象回收，就会将此虚引用放到引用队列中
Thread.sleep(1000);
if(obj == null){
System.out.println("obj 是 null");
}else {
System.out.println("obj 可用");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
终结器引用（FinalReference)
Java中还有一种引用叫做终结器引用
- 它用以实现对象的finalize ()方法，也可以称为终结器引用。
- 无需手动编码，其内部配合引用队列使用。
- 在cc时，终结器引用入队。由Finalizer线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的finalize ()方法，第二次GC时才能回收被引用对象。
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