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：

1. 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；

2. 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：

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：

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。点击这里获取一份 JVM 实战教程。

软引用

下面先来看看如何创建一个软引用：

 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：

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：

[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。

弱引用

弱引用的使用和软引用类似，只是关键字变成了WeakReference：

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1024\*1024\*10]);
System.out.println(weakReference.get());

弱引用的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：

[B@11d7fffnull

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。

虚引用

虚引用又被称为幻影引用，我们来看看它的使用：

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：

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：

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：

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。

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