Java面试题——JVM（4）

题目：强引用、软引用、弱引用、虚引用分别是什么？

整体架构

强引用

当内存不足，JVM开始垃圾回收，对于强引用的对象，就算是出现了OOM也不会对该对象进行回收，死都不收。

强引用是我们最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还“活着”，垃圾收集器不会碰这种对象。在Java中最常见的就是强引用，把一个对象赋给一个引用对象，这个引用变量就是一个强引用。当一个对象被强引用引用时，它处于可达状态，它是不可能被垃圾回收机制回收的，即使该对象以后永远都不会被用到JVM也不会回收。因此，强引用是造成Java内存泄露的主要原因之一。

对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域活着显式地将响应强引用赋值为null，一般认为就是可以被垃圾收集的了。

public class StrongReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj1 = new Object();//这样定义的默认就是强引用
        Object obj2 = obj1;//obj2引用赋值
        obj1 = null;//置空
        System.gc();
        System.out.println(obj2);
    }
}

结果：
java.lang.Object@60e53b93

软引用

软引用通过java.lang.ref.SoftReference类来实现。 软引用的作用比强引用弱一些。

只有当 JVM 认为内存不足时，才会去试图回收软引用指向的对象：即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前，清理软引用指向的对象。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。后续，我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。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。
应用场景：软引用通常用来实现内存敏感的缓存。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。
假如有一个应用需要读取大量的本地图片：
·如果每次读取图片都从硬盘读取会严重影响性能
·如果一次性全部加载到内存中又可能造成内存溢出。
此时用软引用可以解决这个问题。
设计思路：用一个HashMap来保存图片的路径和响应图片对象关联的软引用之间的映射关系，在内存不足时，JVM会自动回收这些图片对象所占用的空间，从而有效地避免了OOM的问题。

Map<String,SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String,SoftReference<Bitmap>>();

软引用实例：

public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(obj);
        obj = null;

        try {
            // 分配 20 M
            byte[] bytes = new byte[20 * 1024 * 1024];
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("软引用：" + softReference.get());
        }

    }
}

弱引用

弱引用通过java.lang.ref.WeakReference类实现。 弱引用的生命周期比软引用短。

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。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快回收弱引用的对象。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。

应用场景：弱应用同样可用于内存敏感的缓存。

public class WeakReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(obj);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(weakReference.get());

        obj = null;
        System.gc();
        System.out.println("GC之后....");
        
        System.out.println(obj);
        System.out.println(weakReference.get());
    }
}

你知道弱引用的话，能谈谈WeakHashMap吗？

官方文档说明：

Hash table based implementation of the Map interface, with weak keys. An entry in a WeakHashMap will automatically be removed when its key is no longer in ordinary use. More precisely, the presence of a mapping for a given key will not prevent the key from being discarded by the garbage collector, that is, made finalizable, finalized, and then reclaimed. When a key has been discarded its entry is effectively removed from the map, so this class behaves somewhat differently from other Map implementations.

public class WeakHashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        myHashMap();
        System.out.println();
        System.out.println();
        System.out.println();
        myWeakHashMap();
    }

    private static void myHashMap() {
        HashMap<Integer,String> map = new HashMap<>();
        Integer key = new Integer(1);
        String value  = "HashMap";

        map.put(key,value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);

        System.gc();
        System.out.println(map+"\t"+map.size());
    }
    private static void myWeakHashMap() {
        WeakHashMap<Integer,String> map = new WeakHashMap<>();
        Integer key = new Integer(2);
        String value  = "HashMap2";

        map.put(key,value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);

        System.gc();
        System.out.println(map+"\t"+map.size());
    }
}

结果：
{1=HashMap}
{1=HashMap}
{1=HashMap}	1



{2=HashMap2}
{2=HashMap2}
{}	0

虚引用

虚引用也叫幻象引用，通过java.lang.ref.PhantomReference类来实现。
无法通过虚引用访问对象的任何属性或函数。幻象引用仅仅是提供了一种确保对象被 finalize 以后，做某些事情的机制。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。
虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。仅仅是提供了一种确保对象被finalize以后，做某些事情的机制。

public class ReferenceQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj1 = new Object();
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        //WeakReference