Java中四种引用类型

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以前学习强软弱虚引用的时候，只是走马观花看看博客，并没有自己写代码去实践、去证明，导致每次看完后，过不了多久就忘了，后来下定决心，一定要自己敲敲代码，这样才能让印象更加深刻，古人云：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

Java中的四种引用

Java中有四种引用类型：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

Java为什么要设计这四种引用

Java的内存分配和内存回收，都不需要程序员负责，都是由伟大的JVM去负责，一个对象是否可以被回收，主要看是否有引用指向此对象，说的专业点，叫可达性分析。

Java设计这四种引用的主要目的有两个：

可以让程序员通过代码的方式来决定某个对象的生命周期；
有利用垃圾回收。

强引用

强引用是最普遍的一种引用，我们写的代码，99.9999%都是强引用：

1	Object o = new Object();

这种就是强引用了，是不是在代码中随处可见，最亲切。

只要某个对象有强引用与之关联，这个对象永远不会被回收，即使内存不足，JVM宁愿抛出OOM，也不会去回收。

那么什么时候才可以被回收呢？当强引用和对象之间的关联被中断了，就可以被回收了。

我们可以手动把关联给中断了，方法也特别简单：

o = null;

我们可以手动调用GC，看看如果强引用和对象之间的关联被中断了，资源会不会被回收，为了更方便、更清楚的观察到回收的情况，我们需要新写一个类，然后重写finalize方法，下面我们来进行这个实验：

public class Student {
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("Student 被回收了");
    }
}

public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student = null;
        System.gc();
}

运行结果：

1	Student 被回收了

可以很清楚的看到资源被回收了。

当然，在实际开发中，千万不要重写finalize方法

在实际的开发中，看到有一些对象被手动赋值为NULL，很大可能就是为了“特意提醒”JVM这块资源可以进行垃圾回收了。

软引用

软引用用来描述一些还有用,但非必须的对象.下面先来看看如何创建一个软引用：

1	SoftReference<Student> studentSoftReference = new SoftReference<Student>(new Student());

软引用就是把对象用SoftReference包裹一下，当我们需要从软引用对象获得包裹的对象，只要get一下就可以了：

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SoftReference<Student>studentSoftReference=new SoftReference<Student>(new Student());
Student student = studentSoftReference.get();
System.out.println(student);

软引用有什么特点呢：当内存不足，会触发JVM的GC，如果GC后，内存还是不足，就会把软引用的包裹的对象给干掉，也就是只有在内存不足，JVM才会回收该对象。

还是一样的，必须做实验，才能加深印象：

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<byte[]>(new byte[1024*1024*10]);
System.out.println(softReference.get());
System.gc();
System.out.println(softReference.get());

byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10];
System.out.println(softReference.get());

我定义了一个软引用对象，里面包裹了byte[]，byte[]占用了10M，然后又创建了10Mbyte[]。

运行程序，需要带上一个参数：

-Xmx20M

代表最大堆内存是20M。

运行结果：

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[B@11d7fff
[B@11d7fff
null

可以很清楚的看到手动完成GC后，软引用对象包裹的byte[]还活的好好的，但是当我们创建了一个10M的byte[]后，最大堆内存不够了，所以把软引用对象包裹的byte[]给干掉了，如果不干掉，就会抛出OOM。

软引用到底有什么用呢？比较适合用作缓存，当内存足够，可以正常的拿到缓存，当内存不够，就会先干掉缓存，不至于马上抛出OOM。比如Mybatis的二级缓存回收策略为Soft时,其实现类SoftCache就是一个软引用类型.

弱引用

弱引用和软引用类似,都是用来描述非必须对象的,但它只能生存到下一次GC前，关键字为WeakReference：

1 2	WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1024102410]); System.out.println(weakReference.get());

根据JDK文档,弱引用常用来实现规范化映射,特点是不管内存是否足够，只要发生GC，都会被回收：

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1]);
System.out.println(weakReference.get());
System.gc();
System.out.println(weakReference.get());

运行结果：

1 2	[B@11d7fff null

可以很清楚的看到明明内存还很充足，但是触发了GC，资源还是被回收了。弱引用在很多地方都有用到，比如ThreadLocal、WeakHashMap。

ThreadLocal通过使用弱引用Entry来避免内存泄漏，我们知道ThreadLocal变量在不同的线程中有不同的值，原理是每个线程都有一个ThreadLocalMap，用来存放ThreadLocal变量表.ThreadLocal 本身并不存储值，它只是作为一个 key 来让线程从 ThreadLocalMap 获取 value。结构如下：

图中的虚线表示 ThreadLocalMap 是使用 ThreadLocal 的弱引用作为 Key 的，当ThreadLocalRef使用完毕释放以后,仅有弱引用的对象ThreadLocal在 GC 时会被回收。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

这里为什么要使用弱引用呢？

如果不使用弱引用，当持有value的强引用释放掉后，而且线程没有结束(回收释放)时，threadLocalMap会一直持有ThreadLocal以及value的强引用，导致value不能够被回收，从而造成内存泄漏。

通过使用弱引用，当ThreadLocal的强引用释放掉后，通过一次系统gc检查，发现ThreadLocal对象只有threadLocalMap中Entry的若引用持有，此时根据弱引用的机制就会回收ThreadLocal对象，从而避免了内存泄露。

虚引用

虚引用又被称为幻影引用，我们来看看它的使用：

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ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

虚引用的使用和上面说的软引用、弱引用的区别还是挺大的，我们先不管ReferenceQueue 是个什么鬼，直接来运行：

null

竟然打印出了null，我们来看看get方法的源码：

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public T get() {
    return null;
}

这是几个意思，竟然直接返回了null。

这就是虚引用特点之一了：无法通过虚引用来获取对一个对象的真实引用。

那虚引用存在的意义是什么呢？这就要回到我们上面的代码了，我们把代码复制下，以免大家再次往上翻：

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ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

创建虚引用对象，我们除了把包裹的对象传了进去，还传了一个ReferenceQueue，从名字就可以看出它是一个队列。

虚引用的特点之二就是 虚引用必须与ReferenceQueue一起使用，当GC准备回收一个对象，如果发现它还有虚引用，就会在回收之前，把这个虚引用加入到与之关联的ReferenceQueue中。

我们来用代码实践下吧：

    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
    List<byte[]> bytes = new ArrayList<>();
    PhantomReference<Student> reference = new PhantomReference<Student>(new Student(),queue);
    new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 100;i++ ) {
            bytes.add(new byte[1024 * 1024]);
        }
    }).start();

    new Thread(() -> {
        while (true) {
            Reference poll = queue.poll();
            if (poll != null) {
                System.out.println("虚引用被回收了：" + poll);
            }
        }
    }).start();
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    scanner.hasNext();
}

运行结果：

1 2	Student 被回收了虚引用被回收了：java.lang.ref.PhantomReference@1ade6f1

我们简单的分析下代码：

第一个线程往集合里面塞数据，随着数据越来越多，肯定会发生GC。
第二个线程死循环，从queue里面拿数据，如果拿出来的数据不是null，就打印出来。

从运行结果可以看到：当发生GC，虚引用就会被回收，并且会把回收的通知放到ReferenceQueue中。

虚引用有什么用呢？在NIO中，就运用了虚引用管理堆外内存。