Java的四种引用类型

　　在Java中，虽然不需要程序员手动去管理对象的生命周期，但是如果希望某些对象具备一定的生命周期的话（比如内存不足时JVM就会自动回收某些对象从而避免OutOfMemory的错误）就需要用到软引用和弱引用了。

　　从Java SE2开始，就提供了四种类型的引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用。Java中提供这四种引用类型主要有两个目的：第一是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期；第二是有利于JVM进行垃圾回收。下面来阐述一下这四种类型引用的概念：

1.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，那垃圾回收器绝不会回收它。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。强引用其实也就是我们平时A a = new A()这个意思。如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显示地将引用赋值为null，这样一来的话，JVM在合适的时间就会回收该对象。

public void strongReference() {
     //强引用
    Object ob = new Object();
    //解除强引用，告诉gc可以回收此对象了
    ob = null;
    System.gc();    
}

 

2.软引用

　　软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。对于软引用对象，只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等，

　　软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当内存不够时，如果软引用对象被JVM回收，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。下面是一个使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;
 
public void softReference() {
        String str = "hello"; //原对象    
        SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(str);//软引用对象
        System.out.println(sr.get());
        str = null; 
        System.out.println(sr.get());
}

sr是str对象的一个软引用，当str=null时，sr依然保持着对“hello”这个对象的引用，只有当内存不够的时候才会把"hello"这个对象清除回收，此时sr的软引用对象也就没有了，但是sr本身是一个强引用，它是new SoftReference<String>(str)

对象的强引用，当软引用对象没有了，就需要把sr对象放到ReferenceQueue里，等待后续清理线程对sr对象回收。

3.弱引用

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。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。下面是使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;
 
public void softReference() {
        String str = "hello"; //原对象    
        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(str);//弱引用对象
        System.out.println(sr.get());
        str = null; 
        System.gc();   
        System.out.println(sr.get());     
    }

弱引用是在第二次垃圾回收时回收，短时间内通过弱引用取对应的数据，可以取到，当执行过第二次垃圾回收时，将返回null。

弱引用主要用于监控对象是否已经被垃圾回收器标记为即将回收的垃圾，可以通过弱引用的isEnQueued方法返回对象是否被垃圾回收器标记。

（保留看法）

4.虚引用

虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

　　要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，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。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

import java.lang.ref.SoftReference;
 
public void softReference() {
        String str = "hello"; //原对象   
 ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>(); 
      PhantomReferenceReference<String> sr = new PhantomReferenceReference<String>(str,queue);//虚引用对象
        System.out.println(sr.get());  
        System.gc();   
       System.out.println(sr.get());      
    }

虚引用是每次垃圾回收的时候都会被回收，通过虚引用的get方法永远获取到的数据为null，因此也被成为幽灵引用。虚引用主要用于检测对象是否已经从内存中删除。

 

为什么需要使用软引用？

　　首先，我们看一个雇员信息查询系统的实例。我们将使用一个Java语言实现的雇员信息查询系统查询存储在磁盘文件或者数据库中的雇员人事档案信息。作为一个用户，我们完全有可能需要回头去查看几分钟甚至几秒钟前查看过的雇员档案信息(同样，我们在浏览WEB页面的时候也经常会使用“后退”按钮)。这时我们通常会有两种程序实现方式: 一种是把过去查看过的雇员信息保存在内存中（缓存数据），每一个存储了雇员档案信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序始终;另一种是当用户开始查看其他雇员的档案信息的时候，把存储了当前所查看的雇员档案信息的Java对象结束引用，使得垃圾收集线程可以回收其所占用的内存空间，当用户再次需要浏览该雇员的档案信息的时候，重新构建该雇员的信息。很显然，第一种实现方法将造成大量的内存浪费，而第二种实现的缺陷在于即使垃圾收集线程还没有进行垃圾收集，包含雇员档案信息的对象仍然完好地保存在内存中，应用程序也要重新构建一个对象（无法利用存在在内存中的，被断开连接的对象）。我们知道，访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素，如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用（也就是虽然被置null，但是对象还在内存上，还没有被gc），必将减少不必要的访问，大大提高程序的运行速度。

1.如果使用软引用
SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。另外，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get()方法将返回null。
看下面代码:

MyObject aRef = new MyObject();

SoftReference aSoftRef = new SoftReference(aRef); 

内存中分配：

 

此时，对于这个MyObject对象，有两个引用路径，一个是来自SoftReference对象的软引用，一个来自变量aRef的强引用，所以这个MyObject对象是强可及对象。
随即，我们可以结束aRef对这个MyObject实例的强引用:

aRef = null;

内存中分配：

       

 

此后，这个MyObject对象成为了软可及对象（也就是只有软引用可以访问到）。如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集，并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别对待:软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的。也就是说，垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象，而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象，对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可反对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前，我们可以通过:
MyObject anotherRef = (MyObject)aSoftRef.get(); 
重新获得对该实例的强引用。而回收之后，调用get()方法就只能得到null了。

2.使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference
作为一个Java对象，SoftReference对象除了具有保存软引用的特殊性之外，也具有Java对象的一般性。所以，当软可及对象被回收之后，这个SoftReference对象的get()方法返回null,也就是说这个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。在java.lang.ref包里还提供了ReferenceQueue。如果在创建SoftReference对象的时候，使用了一个ReferenceQueue对象作为参数提供给SoftReference的构造方法，如:

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();

SoftReference ref = new SoftReference(aRef, queue); 
那么当这个SoftReference所软引用的aRef被垃圾收集器回收的同时，ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue（这句话的意思我觉得是这样的：SoftReference ref = new SoftReference(aRef, queue)其实也是强引用，ref是new SoftReference(aRef, queue)的强引用，但是他也是aRef对象的软引用，当aRef被回收了，ref这个强引用还在，new SoftReference(aRef, queue)这个对象还在内存里，必须把它放到queue队列里，后期回收线程会来这个队列里回收这些没用的对象的）。也就是说，ReferenceQueue中保存的对象是ref对象，而且是已经失去了原对象（也就是aRef）的ref对象。另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出，它是一个队列，当我们调用它的poll()方法的时候，如果这个队列中不是空队列，那么将返回队列前面的那个Reference对象。在任何时候，我们都可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。如果队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。利用这个方法，我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象已经被回收。于是我们可以把这些失去所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。常用的方式为:

SoftReference ref = null;

while ((ref = (EmployeeRef) q.poll()) != null) {

// 清除ref

}

 

参考文献：

Java四种引用包括强引用，软引用，弱引用，虚引用。

Java 如何有效地避免OOM：善于利用软引用和弱引用