Java中一共有4种引用类型(其实还有一些其他的引用类型比如FinalReference)：强引用、软引用、弱引用、虚引用。其中强引用就是我们经常使用的 Objecta=newObject(); 这样的形式，在Java中并没有对应的Reference类。
本篇文章主要是分析软引用、弱引用、虚引用的实现，这三种引用类型都是继承于Reference这个类，主要逻辑也在Reference中。
问题
在分析前，先抛几个问题？
1.网上大多数文章对于软引用的介绍是：在内存不足的时候才会被回收，那内存不足是怎么定义的？什么才叫内存不足？
2.网上大多数文章对于虚引用的介绍是：形同虚设，虚引用并不会决定对象的生命周期。主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。真的是这样吗？
3.虚引用在Jdk中有哪些场景下用到了呢？
我们先看下 Reference.java中的几个字段
一个Reference对象的生命周期如下：
*主要分为Native层和Java层两个部分。
- Native层在GC时将需要被回收的Reference对象加入到DiscoveredList中（代码
在 referenceProcessor.cpp中 process_discovered_references方法），然后将DiscoveredList的元素移动到PendingList中（代码在 referenceProcessor.cpp中 enqueue_discovered_ref_helper方法）,PendingList的队首就是Reference类中的pending对象。
看看Java层的代码
流程比较简单：就是源源不断的从PendingList中提取出元素，然后将其加入到ReferenceQueue中去，开发者可以通过从ReferenceQueue中poll元素感知到对象被回收的事件。
另外需要注意的是，对于Cleaner类型（继承自虚引用）的对象会有额外的处理：在其指向的对象被回收时，会调用clean方法，该方法主要是用来做对应的资源回收，在堆外内存DirectByteBuffer中就是用Cleaner进行堆外内存的回收，这也是虚引用在java中的典型应用。
看完了Reference的实现，再看看几个实现类里，各自有什么不同。
SoftReference
软引用的实现很简单，就多了两个字段： clock和 timestamp。 clock是个静态变量，每次GC时都会将该字段设置成当前时间。 timestamp字段则会在每次调用get方法时将其赋值为 clock（如果不相等且对象没被回收）。
那这两个字段的作用是什么呢？这和软引用在内存不够的时候才被回收，又有什么关系呢？
这些还得看JVM的源码才行，因为决定对象是否需要被回收都是在GC中实现的。
refs_lists中存放了本次GC发现的某种引用类型（虚引用、软引用、弱引用等），而 process_discovered_reflist方法的作用就是将不需要被回收的对象从 refs_lists移除掉，refs_lists最后剩下的元素全是需要被回收的元素，最后会将其第一个元素赋值给上文提到过的 Reference.java#pending字段。
ReferencePolicy一共有4种实现：NeverClearPolicy，AlwaysClearPolicy，LRUCurrentHeapPolicy，LRUMaxHeapPolicy。。其中NeverClearPolicy永远返回false，代表永远不回收SoftReference，在JVM中该类没有被使用，AlwaysClearPolicy则永远返回true，在 referenceProcessor.hpp#setup方法中中可以设置policy为AlwaysClearPolicy，至于什么时候会用到AlwaysClearPolicy，大家有兴趣可以自行研究。
LRUCurrentHeapPolicy和LRUMaxHeapPolicy的shouldclearreference方法则是完全相同：
timestmp_clock就是SoftReference的静态字段 clock，java_lang_ref_SoftReference::timestamp(p)对应是字段 timestamp。如果上次GC后有调用 SoftReference#get， interval值为0，否则为若干次GC之间的时间差。
_max_interval则代表了一个临界值，它的值在LRUCurrentHeapPolicy和LRUMaxHeapPolicy两种策略中有差异。
其中 SoftRefLRUPolicyMSPerMB默认为1000，前者的计算方法和上次GC后可用堆大小有关，后者计算方法和（堆大小-上次gc时堆使用大小）有关。
看到这里你就知道SoftReference到底什么时候被被回收了，它和使用的策略（默认应该是LRUCurrentHeapPolicy），堆可用大小，该SoftReference上一次调用get方法的时间都有关系。
WeakReference
可以看到WeakReference在Java层只是继承了Reference，没有做任何的改动。那referent字段是什么时候被置为null的呢？要搞清楚这个问题我们再看下上文提到过的 process_discovered_reflist方法：
不管是弱引用还是其他引用类型，将字段referent置null的操作都发生在 process_phase3中，而具体行为是由 clear_referent的值决定的。而 clear_referent的值则和引用类型相关。
可以看到，对于Soft references和Weak references clear_referent字段传入的都是true，这也符合我们的预期：对象不可达后，引用字段就会被置为null，然后对象就会被回收（对于软引用来说，如果内存足够的话，在Phase 1，相关的引用就会从refslist中被移除，到Phase 3时refslist为空集合）。
但对于Final references和 Phantom references， clear_referent字段传入的是false，也就意味着被这两种引用类型引用的对象，如果没有其他额外处理，只要Reference对象还存活，那引用的对象是不会被回收的。Final references和对象是否重写了finalize方法有关，不在本文分析范围之内，我们接下来看看Phantom references。
PhantomReference
可以看到虚引用的get方法永远返回null，我们看个demo。
从以上代码中可以看到，虚引用能够在指向对象不可达时得到一个'通知'（其实所有继承References的类都有这个功能），需要注意的是GC完成后，phanRef.referent依然指向之前创建Object，也就是说Object对象一直没被回收！
而造成这一现象的原因在上一小节末尾已经说了： 对于Finalreferences和Phantomreferences，clear_referent 字段传入的时false，也就意味着被这两种引用类型引用的对象，如果没有其他额外处理，在GC中是不会被回收的。
对于虚引用来说，从 refQueue.remove();得到引用对象后，可以调用 clear方法强行解除引用和对象之间的关系，使得对象下次可以GC时可以被回收掉。
End
针对文章开头提出的几个问题，看完分析，我们已经能给出回答：
1.我们经常在网上看到软引用的介绍是：在内存不足的时候才会回收，那内存不足是怎么定义的？为什么才叫内存不足？
软引用会在内存不足时被回收，内存不足的定义和该引用对象get的时间以及当前堆可用内存大小都有关系，计算公式在上文中也已经给出。
2.网上对于虚引用的介绍是：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。主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。真的是这样吗？
严格的说，虚引用是会影响对象生命周期的，如果不做任何处理，只要虚引用不被回收，那其引用的对象永远不会被回收。所以一般来说，从ReferenceQueue中获得PhantomReference对象后，如果PhantomReference对象不会被回收的话（比如被其他GC ROOT可达的对象引用），需要调用 clear方法解除PhantomReference和其引用对象的引用关系。
Reference
原文
https://zhuanlan.zhihu.com/p/59100329