Java引用

为了更灵活的控制对象的生命周期，在JDK1.2之后，引用被划分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种类型，每种类型有不同的生命周期，它们不同的地方就在于垃圾回收器对待它们会使用不同的处理方式。

基础：

为什么需要回收：

每一个Java程序中的对象都会占用一定的计算机资源，最常见的，如：每个对象都会在堆空间上申请一定的内存空间。但是除了内存之外，对象还会占用其它资源，如文件句柄，端口，socket等等。当你创建一个对象的时候，必须保证它在销毁的时候会释放它占用的资源。否则程序将会在OOM中结束它的使命。

在Java中不需要程序员来管理内存的分配和释放，Java有自动进行内存管理的神器——垃圾回收器，垃圾回收器会自动回收那些不再使用的对象。

在Java中，不必像C或者C++那样显式去释放内存，不需要了解其中回收的细节，也不需要担心会将同一个对象释放两次而导致内存损坏。所有这些，垃圾回收器都自动帮你处理好了。你只需要保证那些不再被使用的对象的所有引用都已经被释放掉了，否则，你的程序就会像在C++中那样结束在内存泄漏中。

虽然垃圾回收器确实让Java中的内存管理比C、C++中的内存管理容易许多，但是你不能对于内存完全不关心。如果你不清楚JVM到底会在什么条件下才会对对象进行回收，那么就有可能会不小心在代码中留下内存泄漏的bug。

例子：

public class OOMTest {
    public static List<Integer> cachedObjs = new ArrayList<>();

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 100_000_0000; i++) {
        cachedObjs.add(i);
    }
}
}

运行结果：

1 2	Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError 原因:是静态变量cachedObjs分配的内存超出了堆内存从而造成了内存泄漏问题。

强引用：

> 强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器宁愿抛出OOM（OutOfMemoryError）也不会回收它。 >

1 2	String s = new String("Hello Frank!");

强可达
如果一个对象与GC Roots之间存在强引用，则称这个对象为强可达（strong reachable）对象。

当你声明一个变量并指向一个实例的时候，其实就是在创造一个强引用。那么，既然叫强引用，它“强”在哪里呢？

这主要体现在JVM进行GC的时候，只要对象有强引用与其关联，就绝对不会对它进行回收，即使已经内存不足了也不会收回有强引用指向的对象。

如果你不需要使用某个对象了，可以将相应的引用设置为null，消除强引用来帮助垃圾回收器进行回收。因为过多的强引用也是导致OOM的罪魁祸首。

显式地设置消除引用，或已超出对象的生命周期范围，则JVM会认为该对象不存在引用，这时就可能会回收这个对象。但是具体什么时候收集这要取决于具体的GC算法。

如果在一个方法的内部有一个变量s持有一个对象（Object）的强引用，那么这个变量s（其保存在虚拟机栈中的局部变量表中）保存在栈中，而真正的引用内容（object）保存在堆中。当这个方法运行完成后就会退出方法栈，则引用s也会被销毁，这个object就会被回收。但是当这个s是全局变量时，就需要在不再使用这个对象时赋值为null，因为有强引用关联的对象是不会被垃圾回收的。

例子：


A a = new A();
B b = new B(a);
a = null;

这里a和b是强引用，当把 a = null 时，这时 a 不再指向 A 的地址。讲道理：当某个对象不再与其他引用关联时，就会被垃圾回收器判定为可回收，在GC中就会被回收掉。但是这里a = null 时，A 对象不能被回收，因为还有一个B对象持有其强引用

总结：

强引用就是最普通的引用
可以使用强引用直接访问目标对象
强引用指向的对象在任何时候都不会被系统回收
强引用可能会导致内存泄漏
过多的强引用会导致OOM

软引用

[https://www.cnblogs.com/mfrank/p/9781216.html](https://www.cnblogs.com/mfrank/p/9781216.html)

软引用是使用SoftReference创建的引用，强度弱于强引用，被其引用的对象在内存不足的时候会被回收，不会产生内存溢出。

当一个对象与GC Roots之间存在强引用时，无论何时都不会被GC回收掉。如果一个对象与GC Roots之间没有强引用与其关联而存在软引用关联时，那么垃圾回收器对它的态度就取决于内存的紧张程度了。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收这个对象，但如果内存空间不足了，它就难逃被回收的厄运。

如果一个对象与GC Roots之间不存在强引用，但是存在软引用，则称这个对象为软可达（soft reachable）对象。

在垃圾回收器没有回收它的时候，软可达对象就像强可达对象一样，可以被程序正常访问和使用，但是需要通过软引用对象间接访问，需要的话也能重新使用强引用将其关联。所以软引用适合用来做内存敏感的高速缓存。

GC回收的是不可达、弱可达或者虚可达对象

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不可达对象（Unreachable Objects）：不可达对象是指在程序中没有任何引用指向它们的对象。
弱可达对象（Weakly Reachable Objects）：弱可达对象是指只被弱引用（Weak Reference）所引用的对象。弱引用是一种相对较弱的引用关系，垃圾回收器会在发现只有弱引用指向某个对象时，将该对象标记为垃圾，并在下一次垃圾回收时回收它们。
虚可达对象（Phantom Reachable Objects）：虚可达对象是指只被虚引用（Phantom Reference）所引用的对象。

String s = new String("Frank");    // 创建强引用与String对象关联，现在该String对象为强可达状态
SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(s);     // 再创建一个软引用关联该对象
s = null;        // 消除强引用，现在只剩下软引用与其关联，该String对象为软可达状态
s = softRef.get();  // 重新关联上强引用

注意，在垃圾回收器回收一个对象前，SoftReference类所提供的get方法会返回Java对象的强引用，一旦垃圾线程回收该对象之后，get方法将返回null。所以在获取软引用对象的代码中，一定要先判断返回是否为null，以免出现NullPointerException异常而导致应用崩溃。

下面的代码会让s再次持有对象的强引用：

1 2	s = softRef.get();

如果在softRef指向的对象被回收前，用强引用指向该对象，那这个对象又会变成强可达。

注意，SoftReference对象是用来保存软引用的，但它同时也是一个Java对象。所以，当软可及对象被回收之后，虽然这个SoftReference对象的get()方法返回null，但SoftReference对象本身并不是null，而此时这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值，需要一个适当的清除机制，避免大量SoftReference对象带来的内存泄漏。

ReferenceQueue就是用来保存这些需要被清理的引用对象的。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。

小结

软引用弱于强引用
软引用指向的对象会在内存不足时被垃圾回收清理掉
JVM会优先回收长时间闲置不用的软引用对象，对那些刚刚构建的或刚刚使用过的软引用对象会尽可能保留
软引用可以有效的解决OOM问题
软引用适合用作非必须大对象的缓存

弱引用：

[https://www.cnblogs.com/mfrank/p/9829993.html](https://www.cnblogs.com/mfrank/p/9829993.html)

弱引用是使用WeakReference创建的引用，弱引用也是用来描述非必需对象的，它是比软引用更弱的引用类型。在发生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。

但是，弱引用指向的对象也并不一定就马上会被回收，如果弱引用对象较大，直接进到了老年代，那么就可以苟且偷生到Full GC触发前，所以弱引用对象也可能存在较长的一段时间。一旦一个弱引用对象被垃圾回收器回收，便会加入到一个引用队列中（如果有的话）。

应用场景：

如果一个对象仅仅是偶尔使用，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 WeakReference 来引用该对象。

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。

一般来说，很少直接使用WeakReference，而是使用WeakHashMap。在WeakHashMap中，内部有一个引用队列，插入的元素会被包裹成WeakReference，并加入队列中，用来做缓存再合适不过。

小结：

+ 弱引用是比软引用更弱的引用类型 + 弱引用不能延长对象的生命周期，一旦对象只剩下弱引用，它就随时可能会被回收 + 可以通过弱引用获取对象的强引用 + 弱引用适合用作缓存

虚引用：

> 虚引用是使用PhantomReference创建的引用，虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，是所有引用类型中最弱的一个。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生命周期构成影响，也无法通过虚引用获得一个对象实例。 >

它的作用在于跟踪垃圾回收过程，在对象被收集器回收时收到一个系统通知。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，将这个虚引用加入引用队列，在其关联的虚引用出队前，不会彻底销毁该对象。所以可以通过检查引用队列中是否有相应的虚引用来判断对象是否已经被回收了。

如果一个对象没有强引用和软引用，对于垃圾回收器而言便是可以被清除的，在清除之前，会调用其finalize方法，如果一个对象已经被调用过finalize方法但是还没有被释放，它就变成了一个虚可达对象。

与软引用和弱引用不同，显式使用虚引用可以阻止对象被清除，只有在程序中显式或者隐式移除这个虚引用时，这个已经执行过finalize方法的对象才会被清除。想要显式的移除虚引用的话，只需要将其从引用队列中取出然后扔掉（置为null）即可。

使用虚引用的目的就是为了得知对象被GC的时机，所以可以利用虚引用来进行销毁前的一些操作，比如说资源释放等。这个虚引用对于对象而言完全是无感知的，有没有完全一样，但是对于虚引用的使用者而言，就像是待观察的对象的把脉线，可以通过它来观察对象是否已经被回收，从而进行相应的处理。

事实上，虚引用有一个很重要的用途就是用来做堆外内存的释放，DirectByteBuffer就是通过虚引用来实现堆外内存的释放的。

小结：

虚引用是最弱的引用
虚引用对对象而言是无感知的，对象有虚引用跟没有是完全一样的
虚引用不会影响对象的生命周期
虚引用可以用来做为对象是否存活的监控