Java中四种引用
前言
在JDK1.2之前，对象的引用情况只有：引用和未引用。从JDK1.2开始，引用状态分成了四种，从而更细粒度的控制对象的生命周期。四种引用由强到弱分别是：强引用、软引用、弱引用、虚引用。
引用
强引用（Strong Reference）
强引用简单点说就是平时使用最多的以一种引用，一般是使用new关键字实例化的引用：
Object object = new Object()
强引用的特点是：虚拟机宁愿抛出java.lang.OutOfMemoryError异常也不会回收强引用指向的实例。只有虚拟机关闭/终止了，强引用才会消失。如果想要打破这种强引用的关联，可以手动把引用设置为null
object = null
这样仅仅只是打破了强引用的关联关系，对象什么时候被回收，还得取决于虚拟机。如果对GC不太了解，可以参考我之前的博客：Java虚拟机——垃圾收集算法
软引用（Soft Reference）
软引用的强度比强引用弱，用来引用一种可有可无的对象，如果内存充足，gc便不会回收软引用所引用的对象。只有内存不足时，才会回收。软引用可以用来实现缓存。软引用通过java.lang.ref.SoftReference来实现，获取一个软引用指向的实例，使用SoftReference.get()方法
/**
* Returns this reference object's referent. If this reference object has
* been cleared, either by the program or by the garbage collector, then
* this method returns null.
* 返回此引用（指向）的引用对象，如果引用对象被程序或者GC清理，则返回null
*/
public T get() {
T o = super.get();
if (o != null && this.timestamp != clock)
this.timestamp = clock;
return o;
}
根据JDK文档描述，可以使用SoftReference.get()来判断软引用指向的对象是否被回收（以下实例在运行时别忘了添加虚拟机参数，可能有同学不知道怎么添加虚拟机参数，所以我把添加参数的方法写在的文章的末尾）：
/**
* 必须参数：-Xms5m -Xmx5m
* 可选参数：-XX:+PrintGCDetails
*/
public void softReferenceTest() {
SoftReference soft = new SoftReference(new byte[1024 * 1000]);
// 此时内存空间充足，不会清理SoftReference指向的对象
System.out.println(soft.get());
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 3];
// 通知GC执行垃圾回收
System.gc();
// 此时内存空间不足，清理SoftReference指向的对象
System.out.println(soft.get());
}
输出结果
[B@372f7a8d
null
根据运行结果，可以看到SoftReference所引用的对象，在内存不足时，会被回收。
System.gc()通知虚拟机进行垃圾回收，但是虚拟机不一定会执行回收程序。可以添加虚拟参数-XX:+PrintGCDetails打印GC日志，这样就可以看到是否进行了GC。
除了使用SoftReference.get()方法，根据返回值是否为null来判断对象清理状态外，还可以通过结合java.lang.ref.ReferenceQueue来判断
/**
* 必须参数：-Xms5m -Xmx5m
* 可选参数：-XX:+PrintGCDetails
*/
public void softReferenceQueueTest() {
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
SoftReference soft = new SoftReference(new byte[1024 * 1000], queue);
// 软引用指向的实例没有被回收，因此不会被加入到ReferenceQueue，所以输出null
System.out.println(queue.poll());
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 3];
// 通知GC执行垃圾回收
System.gc();
// 软引用指向的实例已经被回收了，会被加入到ReferenceQueue
System.out.println(queue.poll());
}
输出结果
null
java.lang.ref.SoftReference@372f7a8d
弱引用（Weak Reference）
弱引用比软引用（Soft Reference）的强度更弱，也是用来引用一种可有可无的对象。和软引用不同的是，弱引用指向的对象不会等到内存不足时才会回收，而是每次GC都会回收。弱引用通过java.lang.ref.WeakReference来实现，同样利用WeakReference.get()方法来获取弱引用指向的实例，java.lang.ref.WeakReference并没有重写父类java.lang.ref.Reference中的get()方法（其实仔细看下Soft Reference中的get()方法也是调用父类的这个get()方法）
/**
* Returns this reference object's referent. If this reference object has
* been cleared, either by the program or by the garbage collector, then
* this method returns null.
* 返回此引用（指向）的引用对象，如果引用对象被程序或者GC清理，则返回null
*/
public T get() {
return this.referent;
}
同样的，我们可以利用get()方法来判断弱引用指向的实例是否被回收
/**
* 必须参数：-Xms5m -Xmx5m
* 可选参数：-XX:+PrintGCDetails
*/
public void weakReferenceTest() {
WeakReference weak = new WeakReference<>(new byte[1024 * 1000]);
System.out.println(weak.get());
// 通知GC执行垃圾回收
System.gc();
// 此时内存空间充足，对象依然被回收了
System.out.println(weak.get());
}
输出结果
[B@51887dd5
null
和SoftReference一样，还可以通过结合java.lang.ref.ReferenceQueue来判断引用指向的实例是否被回收，代码基本和软引用一致，就不赘述了。
虚引用（Phantom Reference）
虚引用的强度比弱引用（Weak Reference）更弱，虚引用指向的实例可以说完完全全是无用对象。回收时间不确定，甚至无法被获取，作用仅仅是在被回收的时候收到一个系统通知。根据软引用和弱引用的经验，我们可以试试用get()获取虚引用指向的实例，但是虚引用的get()方法定义如下：
/**
* Returns this reference object's referent. Because the referent of a
* phantom reference is always inaccessible, this method always returns
* null.
* 返回此引用的对象指向的实例，因为虚引用指向的实例总是不可达（无法访问），所以该方法总是返回null
*/
public T get() {
return null;
}
这也正好印证了我之前说的，虚引用指向的实例无法被获取，所以只能结合java.lang.ref.ReferenceQueue一起使用，这也是虚引用和软引用、弱引用不同的地方之一。
public void phantomReferenceQueueTest() {
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference phantom = new PhantomReference<>(new byte[1024 * 1000], queue);
System.out.println(queue.poll());
// 通知GC执行垃圾回收
System.gc();
System.out.println(queue.poll());
}
多运行几次，结果总是不确定的，所以并不是GC之后，虚引用指向的实例就一定会被回收。
总结
| 回收时间 | 作用 | 生命周期 | |
|---|---|---|---|
| 强引用 | 不会被回收 | 普通对象 | 虚拟机关闭 |
| 软引用 | 内存不足时 | 高速缓存 | 内存不足时，GC之后 |
| 弱引用 | GC时 | 高速缓存 | GC之后 |
| 虚引用 | - | 哨兵 | - |
补充
如何添加虚拟机参数（以IDEA为例）
1、IDEA右上角，点击Edit Configurations
2、选择要运行的项目/主类，在VM options中填入虚拟机参数，点击右下角Apply，再启动就行了。
