弱引用WeakReference作用与使用场景

在分析threadLocal源码时，发现有使用弱引用WeakReference，在之前总结GC的时候，也曾简单介绍java引用类型（《jvm GC算法类型》第6节），本文在详细总结下WeakReference的使用方法。

java4种引用类型：

• 强：A a=new A(); 此时引用a强引用对象A；不会被GC
• 软：SoftReference.java，在内存不够时引用对象会被GC；
• 弱：WeakReference.java，每次GC都会被回收；
• 虚：PhantomReference.java，每次GC都会被回收；

弱引用指向的对象，每次GC时，对象都会被作为垃圾回收。

看下源码：

public class WeakReference<T> extends Reference<T> {

    /**
     * 创建一个弱引用，指向给定对象，不使用队列
     *
     * @param referent 弱引用指向的对象
     */
    public WeakReference(T referent) {
        super(referent);
    }

    /**
     * 创建一个弱引用，指向给定对象；引用在指定队列中注册
     *
     * @param referent 弱引用指向的对象
     * @param q the 注册弱引用的队列
     */
    public WeakReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
        super(referent, q);
    }
    
}

只有两个构造方法，不废话了，针对中两种构造放方法，直接上使用demo：

1. Demo

先看WeakReference第一种使用方式：

• WeakReference(T referent)

public class WeakReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //强引用
        RoleDTO role = new RoleDTO(1, "CEO");

        //弱引用
        WeakReference<RoleDTO> weakReference = new WeakReference<>(new RoleDTO(1, "CTO"));
        //主动让出发GC
        System.gc();
        try {
            //给GC留点时间，保证GC执行完成
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (role == null) {
            System.out.println("强引用指向的RoleDTO对象 已经被回收");
        }
        
        //weakReference.get()获取弱引用指向的对象，如果对象是null，表示被回收
        if (weakReference.get() == null) {
            System.out.println("弱引用指向的RoleDTO对象 已经被回收");
        }
 
    }
}

//随便创建个对象
import lombok.Data;
@Data
@AllArgsConstructor
public class RoleDTO {
    private Integer id;
    private String type;
}

输出如下：

上述demo中，创建了两个对象，使用两种引用方式：

• RoleDTO role = new RoleDTO();此role变量属于强引用，GC发生后，它指向的对象不被回收；通过后边打印，已经证明；
• WeakReference< RoleDTO> weakReference= new WeakReference<>(new RoleDTO());此weakReference是弱引用，GC发生后，它指向的对象被回收，通过打印输出已经证明。

下面继续分析WeakReference第二种使用方式：

• WeakReference(T referent, ReferenceQueue q)
  这个构造方法多了个参数，是个引用队列类型；当发生GC后，被弱引用指向的对象被回收，同时这些弱引用将会被添加的这个引用队列当中。

下面看demo：

public class WeakReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
       ReferenceQueue<RoleDTO> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        WeakReference<RoleDTO> weakReference = new WeakReference<>(new RoleDTO(3, "CFO"), referenceQueue);

        System.out.println("GC执行前----");
        Reference<? extends RoleDTO> reference;
        while ((reference = referenceQueue.poll()) != null) {
            //如果使用继承的方式就可以包含其他信息了
            System.out.println("referenceQueue中：" + reference);
        }

        System.gc();
        try {
            //给GC留点时间，保证GC执行完成
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("GC执行后----");
        if (weakReference.get() == null) {
            System.out.println("弱引用指向的RoleDTO对象 已经被回收");
        }
        Reference<? extends RoleDTO> reference2;
        while ((reference2 = referenceQueue.poll()) != null) {
            //如果使用继承的方式就可以包含其他信息了
            System.out.println("referenceQueue中：" + reference2);
        }
 
    }
}

最后输出：
GC执行前----
GC执行后----
弱引用指向的RoleDTO对象 已经被回收
referenceQueue中：java.lang.ref.WeakReference@377dca04

执行前后，我们都打印了引用队列种的内容，GC之前没有打印输出；GC之后，弱引用被放入队列中，被打印输出。

2. 使用场景

直接看ThreaLocal中的map实现（请参考一个场景Demo分析ThreadLocal使用方法和原理），此map继承了弱引用WeakReference，防止map中的key引用的对象无法被回收；

除了ThreaLocal，还有一些高速缓存场景；因为缓存数据时用来加快执行速度，但是又不能无限制的将数据存入缓存，因为内存容量是有限的，这时可以使用弱引用，GC时及时清理缓存对象。