Java基础之强引用、弱引用、软引用、虚引用

1、强引用（StrongReference）
   

      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。如下：

1. Object o = new Object();   //  强引用

      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。如果不使用时，要通过如下方式来弱化引用，如下：

1. o = null;     // 帮助垃圾收集器回收此对象

      显式地设置o为null，或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的算法。

举例：

1. public void test(){  
2. new Object();  
3. // 省略其他操作  
4. }

在一个方法的内部有一个强引用，这个引用保存在栈中，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，则引用内容的引用不存在，这个Object会被回收。

但是如果这个o是全局的变量时，就需要在不用这个对象时赋值为null，因为强引用不会被垃圾回收。

强引用在实际中有非常重要的用处，举个ArrayList的实现源代码：

1. private transient Object[] elementData;  
2. public void clear() {  
3.         modCount++;  
4. // Let gc do its work  
5. for (int i = 0; i < size; i++)  
6. null;  
7. 0;  
8. }

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。

2、软引用（SoftReference）

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。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。   

1. String str = new String("abc");                                     // 强引用  
2. SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(str);     // 软引用

      当内存不足时，等价于：

1. If(JVM.内存不足()) {  
2. null;  // 转换为软引用  
3. // 垃圾回收器进行回收  
4. }

虚引用在实际中有重要的应用，例如浏览器的后退按钮。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。

（1）如果一个网页在浏览结束时就进行内容的回收，则按后退查看前面浏览过的页面时，需要重新构建

（2）如果将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出

这时候就可以使用软引用

1. Browser prev = new Browser();               // 获取页面进行浏览  
2. SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 浏览完毕后置为软引用         
3. if(sr.get() != null){   
4. // 还没有被回收器回收，直接获取  
5. }else{  
6. new Browser();               // 由于内存吃紧，所以对软引用的对象回收了  
7. new SoftReference(prev);       // 重新构建  
8. }

这样就很好的解决了实际的问题。

       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。

3、弱引用（WeakReference）

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。

1. String str = new String("abc");      
2. WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);  
3. str=null;

当垃圾回收器进行扫描回收时等价于：

1. str = null;  
2. System.gc();

   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 Weak Reference 来记住此对象。   

   下面的代码会让str再次变为一个强引用：

1. String  abc = abcWeakRef.get();

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。

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，这时候你就是用弱引用。

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。

1. public class ReferenceTest {  
2.   
3. private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();  
4.   
5. public static void checkQueue() {  
6. extends VeryBig> ref = null;  
7. while ((ref = rq.poll()) != null) {  
8. if (ref != null) {  
9. "In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);  
10.             }  
11.         }  
12.     }  
13.   
14. public static void main(String args[]) {  
15. int size = 3;  
16. new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();  
17. for (int i = 0; i < size; i++) {  
18. new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq));  
19. "Just created weak: " + weakList.getLast());  
20.   
21.         }  
22.   
23.         System.gc();   
24. try { // 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成  
25. 6000);  
26. catch (InterruptedException e) {  
27.             e.printStackTrace();  
28.         }  
29.         checkQueue();  
30.     }  
31. }  
32.   
33. class VeryBig {  
34. public String id;  
35. // 占用空间,让线程进行回收  
36. byte[] b = new byte[2 * 1024];  
37.   
38. public VeryBig(String id) {  
39. this.id = id;  
40.     }  
41.   
42. protected void finalize() {  
43. "Finalizing VeryBig " + id);  
44.     }  
45. }  
46.   
47. class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {  
48. public String id;  
49.   
50. public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {  
51. super(big, rq);  
52. this.id = big.id;  
53.     }  
54.   
55. protected void finalize() {  
56. "Finalizing VeryBigWeakReference " + id);  
57.     }  
58. }

最后的输出结果为：

1. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@1641c0  
2. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@136ab79  
3. Just created weak: com.javabase.reference.VeryBigWeakReference@33c1aa  
4. Finalizing VeryBig Weak 2  
5. Finalizing VeryBig Weak 1  
6. Finalizing VeryBig Weak 0  
7. In queue: Weak 1  
8. In queue: Weak 2  
9. In queue: Weak 0

4、虚引用（PhantomReference）

     “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。

5、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

通过图来看一下他们之间在垃圾回收时的区别：

当垃圾回收器回收时，某些对象会被回收，某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object来标记存活的对象，然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收，如果对这方面不是很了解，可以参考如下的文章：

通过表格来说明一下，如下：