Java四大引用详解：强引用、软引用、弱引用、虚引用
面试官考察Java引用会问到强引用、弱引用、软引用、虚引用，具体有什么区别？本篇单独来详解 @mikechen
Java引用
从JDK 1.2版本开始，对象的引用被划分为4种级别，从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期，这4种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。
强引用
强引用是最普遍的引用，一般把一个对象赋给一个引用变量，这个引用变量就是强引用。
比如：
// 强引用 MikeChen mikechen=new MikeChen();
在一个方法的内部有一个强引用，这个引用保存在Java栈中，而真正的引用内容(MikeChen)保存在Java堆中。
如果一个对象具有强引用，垃圾回收器不会回收该对象，当内存空间不足时，JVM 宁愿抛出 OutOfMemoryError异常。
如果强引用对象不使用时，需要弱化从而使GC能够回收，如下：
//帮助垃圾收集器回收此对象 mikechen=null;
显式地设置mikechen对象为null，或让其超出对象的生命周期范围，则GC认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象，具体什么时候收集这要取决于GC算法。
举例：
package com.mikechen.java.refenence; /** * 强引用举例 * * @author mikechen */ public class StrongRefenenceDemo { public static void main(String[] args) { Object o1 = new Object(); Object o2 = o1; o1 = null; System.gc(); System.out.println(o1); //null System.out.println(o2); //java.lang.Object@2503dbd3 } }
StrongRefenenceDemo 中尽管 o1已经被回收，但是 o2 强引用 o1，一直存在，所以不会被GC回收。
软引用
软引用是一种相对强引用弱化了一些的引用，需要用java.lang.ref.SoftReference 类来实现。
比如：
String str=new String("abc"); // 强引用 SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str); // 软引用
如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。
先通过一个例子来了解一下软引用：
/** * 弱引用举例 * * @author mikechen */ Object obj = new Object(); SoftReference softRef = new SoftReference<Object>(obj);//删除强引用 obj = null;//调用gc // 对象依然存在 System.gc();System.out.println("gc之后的值：" + softRef.get());
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用对象被垃圾回收，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。
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>(); Object obj = new Object(); SoftReference softRef = new SoftReference<Object>(obj,queue);//删除强引用 obj = null;//调用gc System.gc(); System.out.println("gc之后的值: " + softRef.get()); // 对象依然存在 //申请较大内存使内存空间使用率达到阈值，强迫gc byte[] bytes = new byte[100 * 1024 * 1024];//如果obj被回收，则软引用会进入引用队列 Reference<?> reference = queue.remove();if (reference != null){ System.out.println("对象已被回收: "+ reference.get()); // 对象为null }
软引用通常用在对内存敏感的程序中，比如高速缓存就有用到软引用，内存够用的时候就保留，不够用就回收。
我们看下 Mybatis 缓存类 SoftCache 用到的软引用：
public Object getObject(Object key) { Object result = null; SoftReference<Object> softReference = (SoftReference)this.delegate.getObject(key); if (softReference != null) { result = softReference.get(); if (result == null) { this.delegate.removeObject(key); } else { synchronized(this.hardLinksToAvoidGarbageCollection) { this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.addFirst(result); if (this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.size() > this.numberOfHardLinks) { this.hardLinksToAvoidGarbageCollection.removeLast(); } } } } return result;}
注意：软引用对象是在jvm内存不够的时候才会被回收，我们调用System.gc()方法只是起通知作用，JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的，就算扫描到软引用对象也不一定会回收它，只有内存不够的时候才会回收。
弱引用
弱引用的使用和软引用类似，只是关键字变成了 WeakReference：
MikeChen mikechen = new MikeChen(); WeakReference<MikeChen> wr = new WeakReference<MikeChen>(mikechen );
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。
举例说明：
public class WeakHashMapDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { myHashMap(); myWeakHashMap(); } public static void myHashMap() { HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>(); String key = new String("k1"); String value = "v1"; map.put(key, value); System.out.println(map); key = null; System.gc(); System.out.println(map); } public static void myWeakHashMap() throws InterruptedException { WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<String, String>(); //String key = "weak"; // 刚开始写成了上边的代码 //思考一下，写成上边那样会怎么样？ 那可不是引用了 String key = new String("weak"); String value = "map"; map.put(key, value); System.out.println(map); //去掉强引用 key = null; System.gc(); Thread.sleep(1000); System.out.println(map); }}
弱引用的应用
WeakHashMap
public class WeakHashMapDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { myHashMap(); myWeakHashMap(); } public static void myHashMap() { HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>(); String key = new String("k1"); String value = "v1"; map.put(key, value); System.out.println(map); key = null; System.gc(); System.out.println(map); } public static void myWeakHashMap() throws InterruptedException { WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<String, String>(); //String key = "weak"; // 刚开始写成了上边的代码 //思考一下，写成上边那样会怎么样？ 那可不是引用了 String key = new String("weak"); String value = "map"; map.put(key, value); System.out.println(map); //去掉强引用 key = null; System.gc(); Thread.sleep(1000); System.out.println(map); }}
当key只有弱引用时，GC发现后会自动清理键和值，作为简单的缓存表解决方案。
ThreadLocal
static class ThreadLocalMap { static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } //......}
ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry 继承了弱引用，key为当前线程实例，和WeakHashMap基本相同。
虚引用
虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
虚引用也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”，它是最弱的一种引用关系。
虚引用需要java.lang.ref.PhantomReference 来实现：
A a = new A(); ReferenceQueue<A> rq = new ReferenceQueue<A>(); PhantomReference<A> prA = new PhantomReference<A>(a, rq);
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。
虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 （ReferenceQueue）联合使用，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。
Java引用总结
java4种引用的级别由高到低依次为：强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用。
以上
作者简介
陈睿|mikechen,10年+大厂架构经验,《BAT架构技术500期》系列文章作者，分享十余年BAT架构经验以及面试心得!
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