Java中的四种引用类型(强软弱虚)

Java中的引用类型主要分为四种,分别是强引用、软引用、弱引用和虚引用,这篇文章主要为大家详细介绍了四者的使用与区别

强引用（StrongReference）

强引用指的就是代码中普遍存在的赋值方式，比如A a = new A()这种。强引用关联的对象，永远不会被GC回收。

当内存空间不足的时候，java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError 错误，是程序异常终止，也不会回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题

obj=null //帮助垃圾回收器回收这个对象

显式地设置obj为null，或者说超出对象的生命周期范围，则GC认为该对象不存在引用，这时候就可以回收这个对象了，具体什么时候回收这要看GC的算法是怎么样的。

当一个方法的内部有一个强引用，这个引用保存在栈中，而这个引用的内容存放在堆中，当这个方法运行完成后就会退出方法栈，那么引用内容也会跟着就会不存在了，这个Object就会被回收。但是如果个这个obj是一个全局变量的时候，就需要再不用的时候将赋值为null，因为强引用是不会被垃圾回收的。

在ArrayList的clear方法中就用到了强引用

private transient Object[] elementData;
 
public void clear() {
    modCount++;
     // clear to let GC do its work
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        elementData[i] = null;
    }
    size = 0;
}

在 ArrayList 类中定义了一个私有的变量 elementData 数组，在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。 不同于elementData = null，强引用仍然存在，避免在后续调用 add()等方法添加元素时，进行重新的内存分配。使用如 clear() 方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。

软引用（SoftReference）

软引用可以用SoftReference来描述，指的是那些有用但是不是必须要的对象。系统在发生内存溢出前会对这类引用的对象进行回收。

软引用可以用来实现内存敏感的高速缓存

软引用自身不会被垃圾回收，因为GC Root还引用着，软引用自身需要配合引用队列来释放。

String str = new String("abc"); // 强引用
SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(str); // 软引用  
// 当内存不足时，等价于：
if (JVM.内存不足()) {//当内存不够的时候就回收
   str = null;  // 转换为软引用
   System.gc(); // 垃圾回收器进行回收
}

软引用在实际中有重要的应用：

浏览器的后退按钮。按后退时，这个后退时显示的网页内容是重新进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看具体的实现策略了。

• 获取页面进行浏览，浏览完成后就可以将页面设置为软应用

• 当点击回退按钮到先前浏览过的页面后，判断是否被垃圾回收机制回收了，没有回收就直接用，如果回收了，就在重新构建页面

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，当引用的对象被垃圾回收器回收后，JVM会自动把这个软引用加入到和它相关的这个引用队列中

弱引用（WeakReference）

弱引用可以用WeakReference来描述，他的强度比软引用更低一点，弱引用的对象下一次GC的时候一定会被回收，而不管内存是否足够。 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。

弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。

String str = new String("abc"); //强引用
WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<String>(str); // 弱引用
str = null;
 
// 当垃圾回收器进行扫描回收时等价于：
str = null;
System.gc(); // 垃圾回收器进行回收
 
// 下面的代码会让str再次变为一个强引用：
str = weakRef.get();

使用场景：

• 如果这个对象是偶尔的使用，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，那么你应该用弱引用来记住此对象。

• 当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就可以使用弱引用。这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

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。

虚引用（PhantomReference）

虚引用也被称作幻影引用，是最弱的引用关系，可以用PhantomReference来描述，他必须和ReferenceQueue一起使用，同样的当发生GC的时候，虚引用也会被回收。

虚引用与其他几种引用都不同，它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。

应用场景：

• 程序可以通过判断引用队列中是否存在该对象的虚引用，来了解这个对象是否将要被回收。可以用来作为GC回收Object的标志。

• 可以用虚引用来管理堆外内存。

Reference和ReferenceQueue

四大引用的父类Reference和ReferenceQueue

在Reference中有5个非常重要的属性：referent，next，discovered，pending，queue。

//5个非常重要的属性
private T referent;         /* Treated specially by GC */
volatile ReferenceQueue<? super T> queue;
Reference next;
transient private Reference<T> discovered;  /* used by VM */
private static Reference<Object> pending = null;

可以把每个Reference看做一个节点，多个Reference通过next,discovered,pending 进行关联

• referent就是Reference实际引用的对象。

• 通过next属性，可以构建ReferenceQueue。

• 通过discovered属性，可以构建Discovered List。

• 通过pending属性，可以构建Pending List。

四大状态

上图就是Reference 的四个状态

  //Reference的两个构造方法，一个带队列，一个不带
Reference(T referent) { 
        this(referent, null);
    }
​
    Reference(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) {
        this.referent = referent;
        this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue;
    }
	...
​}

对于带ReferenceQueue的Reference，GC会把要回收对象的Reference放到ReferenceQueue中，后续该Reference需要程序员自己处理 （调用poll方法） 。

不带ReferenceQueue的Reference， 由GC自己处理，待回收的对象其Reference状态会变成Inactive。

• 创建好了Reference，就进入active状态。

• active状态下，如果引用对象的可到达状态发送变化就会转变成Inactive或Pending状态。

• Inactive状态很好理解，到达Inactive状态的Reference状态不能被改变，会等待GC回收。

• Pending状态代表等待入Queue，Reference内部有个ReferenceHandler，会调用enqueue方法，将Pending对象入到Queue中入Queue的对象，其状态就变成了Enqueued。

• Enqueued状态的对象，如果调用poll方法从ReferenceQueue拿出，则该Reference的状态就变成了Inactive，等待GC的回收。

这就是Reference的一个完整的生命周期。

三个Queue/List

• ReferenceQueue它本质是由Reference中的next连接而成的。用来存储GC待回收的对象。

• pending List就是待入ReferenceQueue的list。

• discovered List这个有点特别，在Pending状态时候，discovered List就等于pending List。 在Active状态的时候discovered List实际上维持的是一个引用链。通过这个引用链，我们可以获得引用的链式结构，当某个Reference状态不再是Active状态时，需要将这个Reference从discovered List中删除。

总结

Java的四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