强引用、软引用、弱引用、虚引用以及ThreadLocal原理

一. 强引用、软引用、弱引用和虚引用

• 强引用：使用最普遍的引用，一般情况下，垃圾回收器绝对不会回收它。内存不足时，抛出OOM。

String s = new String("hello");
s = null; //不加该行，会输出hello
System.gc(); //垃圾回收
System.out.println(s);

输出结果：null

对象只有在创建它的方法执行结束才会被回收，或者主动设置obj = null。

• 软引用：内存空间足够，垃圾回收器不会回收它。反之，则回收。适用于缓存，而且不会OOM。

SoftReference reference = new SoftReference<>(new Object[300000000]);
System.out.println(reference.get());
Object[] objects = new Object[100000000];// 3
System.out.println(reference.get());

输出结果：
[Ljava.lang.Object;@4554617c
null

结果说明执行代码3时，内存不够，垃圾回收器主动回收了软引用指向的对象。
PS：Object数组长度根据JVM配置不同而不同。

• 弱引用：只有当垃圾回收器扫描到弱引用指向的对象时，才会回收它。生命周期比软引用更短。ThreadLocal的key使用了弱引用。

WeakReference reference = new WeakReference<>(new String("hello"));
System.out.println(reference.get());
System.gc(); //垃圾回收
System.out.println(reference.get());

输出结果：
hello
null

• 虚引用：在任何时候都可能被垃圾回收器回收，必须与引用队列关联使用。

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference reference = new PhantomReference<>(new String("hello"), queue);
System.out.println(reference.get());

输出结果：
null

二. ThreadLocal

一个线程可以有多个ThreadLocal实例。其作用是存储线程本地变量，独享资源，避免和主内存通信，从而提高效率。

原理：都是操作线程中的ThreadLocalMap对象。
set(obj): 获取当前线程中的ThreadLocalMap，以ThreadLocal实例为key，obj为value，并且key是弱引用。也就是说ThreadLocal实例（未被其他变量强引用）被垃圾回收器扫描到就会被回收，从而导致key = null。这就是为什么get、set、remove的时候都会有清除Entry[]中key = null的数据的步骤。

remove()：会把当前key、value、key-value所在位置Entry[i]置为null，以及清除Entry[]中从i到末尾上key = null的数据。

内存泄露：key是弱引用，所以垃圾回收器会主动回收。但是value和Entry[i]都是强引用，只有线程销毁的时候才会被回收。当线程长时间未被销毁，或者线程池循环利用线程的时候，value和Entry[i]一直被强引用，不会被垃圾回收器回收，可能会造成OOM。

解决方法：使用完务必调用remove()方法，防止内存泄漏。

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以上。