Java面试问题总结——介绍一下什么是强引用和弱引用？它们的用法是什么？

目录

一、什么是强引用，软引用，弱引用，虚引用？

1.强引用（StrongReference）

2.软引用（SoftReference）

3.弱引用（WeakReference）

4.虚引用（PhantomReference）

5.四种引用的区别

二、引用的使用场景

1.强引用（StrongReference）

2.软引用（SoftReference）

3.弱引用（WeakReference）

4.虚引用（PhantomReference）

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这个问题是阿里菜鸟网络一面面试官的提问，由于个人准备不够充分以及知识储备不足没有答出问题根本。其实这个问题是Java面试中比较常见的问题，按难度来划分的话应该只是中等难度，之前也了解过它们的区别，但是实际开发过程几乎很少使用导致只是纯粹记忆，本文将系统的整理强引用，软引用，弱引用和虚引用的区别，并结合具体场景探究一下它们的用法。

一、什么是强引用，软引用，弱引用，虚引用？

在 JDK1.2 以前，如果一个对象不被任何变量引用，则程序无法再次使用这个对象，这个对象最终会被 GC（GabageCollection：垃圾回收）。但是如果之后可能还会用到这个对象，就只能去新建一个了，这其实就降低了 JVM 性能，没有达到最大的优化策略。

从 JDK1.2 开始，提供了四种类型的引用：强引用（StrongReference）、软引用（SoftReference）、弱引用（WeakReference）和虚引用（PhantomReference）。主要有两个目的：1.可以在代码中决定某些对象的生命周期；2.优化JVM的垃圾回收机制。

1.强引用（StrongReference）

强引用是程序代码之中普遍存在的，我们一般创建对象的过程都是强引用，如下面代码。

    Object object = new Object();
    String str = "123";  

如果某个对象有强引用与之关联，Java虚拟机（JVM）必定不会回收这个对象，即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory 错误也不会回收这种对象。基于上述情况，我们在使用完对象后如果想让 JVM 回收对象需要将对象弱化，具体操作是将其引用置为null。（补充说明：局部方法内的强引用会随着方法的结束退栈而自动清除引用，全局变量需要在不使用时置null）

    Object strongReference = new Object();
    strongReference = null;

Java集合类的强引用弱化方式不能采取置 null 方式，因为这种方式强引用依然存在，只有采用 clear()方法内存数组中存放的引用类型进行内存释放，这样才可以及时释放内存。

        ArrayList arrays = new ArrayList<>(10);
        arrays.add(1);
        arrays.add(2);
        arrays.add(3);
        arrays.clear();//不使用时 clear 清除数组

查看 ArrayList 的 clear 方法的源码发现是遍历元素数组将每个元素置为 null ，即 elementData[i] = null 。

2.软引用（SoftReference）

软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，适合用来实现缓存(比如浏览器的‘后退’按钮使用的缓存)，JVM内存空间充足的时候将数据缓存在内存中，如果空间不足了就将其回收掉。

    // 强引用
    String strongReference = new String("123");
    // 软引用,"456"这个String对象包含一个强引用 str 和弱引用 softReference 
    String str = new String("456");
    SoftReference softReference = new SoftReference(str);

软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用。如果软引用所引用对象被垃圾回收，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。

    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
    String str = new String("abc");
    SoftReference softReference = new SoftReference<>(str, referenceQueue);

    str = null;//去掉 str 的强引用
    System.gc();// Notify GC

    System.out.println(softReference.get()); // abc

    Reference reference = referenceQueue.poll();
    System.out.println(reference); //null

软引用对象是在jvm内存不够的时候才会被回收，我们调用System.gc()方法只是起通知作用，JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的。即使扫描到软引用对象也不一定会回收它，只有内存不够的时候JVM才会回收。

3.弱引用（WeakReference）

弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象，在java中用java.lang.ref.WeakReference 类来表示。

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，它只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾回收器扫描到只具有弱引用的对象时，无论当前内存空间是否足够，都会回收它。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。

    String str = new String("abc");
    WeakReference weakReference = new WeakReference<>(str);
    str = null;//去掉强引用

如果一个对象是偶尔(很少)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，那么我们应该用WeakReference 来标记此对象。

弱引用也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。

    String person = new String ("123");
    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
    WeakReference weakReference = new WeakReference(person, queue);

    person = null;//去掉强引用

4.虚引用（PhantomReference）

与其他三种引用都不同，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。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。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。

    String str= new String();
    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
    // 创建虚引用，要求必须与一个引用队列关联
    PhantomReference pr = new PhantomReference (str, queue); 

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。

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要进行垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

5.四种引用的区别

根据上面对四种引用的介绍，按照引用被回收的机制特点总结了它们的区别如下。

级别	何时被GC回收	生成时间
强引用	从来不会	JVM停止时
软引用	内存空间不足时	内存不足时终止
弱引用	对象未被引用时	GC后终止
虚引用	对象被回收时	内存使用控制引用队列对象被回收

二、引用的使用场景

1.强引用（StrongReference）

强引用是我们日常代码中最常见的，这里不再赘述，只需要注意当强引用对象不再使用需要回收时要将引用变量置为 null，另外集合对象的置空需要使用 clear 方法。

2.软引用（SoftReference）

软引用的回收机制使得它非常适合用于创建缓存，当系统内存不足的时候，缓存中的内容是可以被释放的。

• 图片缓存。图片缓存框架中，“内存缓存”中的图片是以这种引用保存，使得 JVM 在发生 OOM 之前，可以回收这部分缓存。
• 网页缓存。

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

3.弱引用（WeakReference）

当发生GC时，弱引用对象总会被回收，因此弱引用也可以用于缓存。

•  ThreadLocalMap防止内存泄漏
• 监控对象是否将要被回收

Object obj = new Object();
WeakReference