【java基础】Java中的强引用，软引用，弱引用和虚引用

从JDK1.2版本开始，把对象的引用分为四种级别，从而使程序能更加灵活的控制对象的生命周期。这四种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。

一、强引用
如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空 间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

例如：  

Object o=new Object();       
Object o1=o;     

 上面代码中第一句是在heap堆中创建新的Object对象通过o引用这个对象，第二句是通过o建立o1到new Object()这个heap堆中的对象的引用，这两个引用都是强引用.只要存在对heap中对象的引用，gc就不会收集该对象.如果通过如下代码：

o=null;       
o1=null;   

如果显式地设置o和o1为null，或超出范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以收集它了。可以收集并不等于就一会被收集，什么时候收集这要取决于gc的算法，这要就带来很多不确定性。例如你就想指定一个对象，希望下次gc运行时把它收集了，那就没办法了，有了其他的三种引用就可以做到了。其他三种引用在不妨碍gc收集的情况下，可以做简单的交互。

heap中对象有强可及对象、软可及对象、弱可及对象、虚可及对象和不可到达对象。应用的强弱顺序是强、软、弱、和虚。对于对象是属于哪种可及的对象，由他的最强的引用决定。如下：

    String abc=new String("abc");  //1       
    SoftReference<String> abcSoftRef=new SoftReference<String>(abc);  //2       
    WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc); //3       
    abc=null; //4       
    abcSoftRef.clear();//5   

  上面的代码中：

    第一行在heap对中创建内容为“abc”的对象，并建立abc到该对象的强引用,该对象是强可及的。

    第二行和第三行分别建立对heap中对象的软引用和弱引用，此时heap中的对象仍是强可及的。

    第四行之后heap中对象不再是强可及的，变成软可及的。同样第五行执行之后变成弱可及的。

 

二、软引用（SoftReference）

如果一个对象只具有软引用，那就类似于可有可物的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
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，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。

软引用是主要用于内存敏感的高速缓存。在jvm报告内存不足之前会清除所有的软引用，这样以来gc就有可能收集软可及的对象，可能解决内存吃紧问 题，避免内存溢出。什么时候会被收集取决于gc的算法和gc运行时可用内存的大小。当gc决定要收集软引用是执行以下过程,以上面的abcSoftRef 为例：

    1 首先将abcSoftRef的referent设置为null，不再引用heap中的new String("abc")对象。

    2 将heap中的new String("abc")对象设置为可结束的(finalizable)。

    3 当heap中的new String("abc")对象的finalize()方法被运行而且该对象占用的内存被释放， abcSoftRef被添加到它的ReferenceQueue中。

   注:对ReferenceQueue软引用和弱引用可以有可无，但是虚引用必须有，参见：   

Reference(T paramT, ReferenceQueue<? super T>paramReferenceQueue)    

被 Soft Reference 指到的对象，即使没有任何Direct Reference，也不会被清除。一直要到 JVM 内存不足且 没有 Direct Reference 时才会清除，SoftReference 是用来设计 object-cache 之用的。如此一来 SoftReference 不但可以把对象 cache 起来，也不会造成内存不足的错误 （OutOfMemoryError）。我觉得 Soft Reference 也适合拿来实作 pooling 的技巧。 

     A obj = new A();    
    Refenrence sr = new SoftReference(obj);    
      
    //引用时    
    if(sr!=null){    
        obj = sr.get();    
    }else{    
        obj = new A();    
        sr = new SoftReference(obj);    
    }   

三、弱引用（WeakReference）
如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可物的生活用品。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。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。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。
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。

当gc碰到弱可及对象，并释放abcWeakRef的引用，收集该对象。但是gc可能需要对此运用才能找到该弱可及对象。通过如下代码可以了明了的看出它的作用： 

    String abc=new String("abc");       
    WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(abc);       
    abc=null;       
    System.out.println("before gc: "+abcWeakRef.get());       
    System.gc();       
    System.out.println("after gc: "+abcWeakRef.get());     

运行结果:    

before gc: abc    

after gc: null   

gc收集弱可及对象的执行过程和软可及一样，只是gc不会根据内存情况来决定是不是收集该对象。

如果你希望能随时取得某对象的信息，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象，而不是用一般的 reference。

    A obj = new A();    
      
        WeakReference wr = new WeakReference(obj);    
      
        obj = null;    
      
        //等待一段时间，obj对象就会被垃圾回收   
    　　...    
      
    　　if (wr.get()==null) {    
    　　System.out.println("obj 已经被清除了 ");    
    　　} else {    
    　　System.out.println("obj 尚未被清除，其信息是 "+obj.toString());   
    　　}   
    　　...   
    }  

 在此例中，透过 get() 可以取得此Reference 的所指到的对象，如果返回值为 null 的话，代表此对象已经被清除。 

这类的技巧，在设计 Optimizer 或 Debugger 这类的程序时常会用到，因为这类程序需要取得某对象的信息，但是不可以影响此对象的垃圾收集。

 

四、虚引用（PhantomReference）
"虚引用"顾名思义，就是形同虚设，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。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。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被垃圾回收。程序如果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。 

建立虚引用之后通过get方法返回结果始终为null,通过源代码你会发现,虚引用通向会把引用的对象写进referent,只是get方法返回结果为null.先看一下和gc交互的过程在说一下他的作用.

  1 不把referent设置为null, 直接把heap中的newString("abc")对象设置为可结束的(finalizable).

  2 与软引用和弱引用不同, 先把PhantomRefrence对象添加到它的ReferenceQueue中.然后在释放虚可及的对象. 

   你会发现在收集heap中的new String("abc")对象之前,你就可以做一些其他的事情.通过以下代码可以了解他的作用.

    import java.lang.ref.PhantomReference;       
    import java.lang.ref.Reference;       
    import java.lang.ref.ReferenceQueue;       
    import java.lang.reflect.Field;       
          
    public class Test {       
        public static boolean isRun = true;       
          
        public static void main(String[] args) throws Exception {       
            String abc = new String("abc");       
            System.out.println(abc.getClass() + "@" + abc.hashCode());       
            final ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<String>();       
            new Thread() {       
                public void run() {       
                    while (isRun) {       
                        Object o = referenceQueue.poll();       
                        if (o != null) {       
                            try {       
                                Field rereferent = Reference.class      
                                        .getDeclaredField("referent");       
                                rereferent.setAccessible(true);       
                                Object result = rereferent.get(o);       
                                System.out.println("gc will collect:"      
                                        + result.getClass() + "@"      
                                        + result.hashCode());       
                            } catch (Exception e) {       
          
                                e.printStackTrace();       
                            }       
                        }       
                    }       
                }       
            }.start();       
            PhantomReference<String> abcWeakRef = new PhantomReference<String>(abc,       
                    referenceQueue);       
            abc = null;       
            Thread.currentThread().sleep(3000);       
            System.gc();       
            Thread.currentThread().sleep(3000);       
            isRun = false;       
        }       
          
    }