Java中强引用、弱引用、软引用、虚引用

1、强引用（StrongReference）

强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那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的问题。

下面有两种强引用方式：

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

只有显式地将其设置为null，或超出对象的生命周期范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象。所以如果我们将一个强引用对象使用完毕，我们可以显示的将其设置为nul。这样gc就可以对其进行回收。

2.软引用（SoftReference）
在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。对于软引用关联着的对象，只有在内存不足的时候JVM才会回收该对象。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

下面来说说ReferenceQueue。
作为一个 Java 对象， SoftReference 对象除了具有保存软引用的特殊性之外，也具有 Java 对象的一般性。所以，当软引用对象被回收之后，虽然这个 SoftReference 对象的 get() 方法返回 null, 但这个 SoftReference 对象已经不再具有存在的价值，需要一个适当的清除机制，避免大量 SoftReference 对象带来的内存泄漏。在 java.lang.ref 包里还提供了 ReferenceQueue 。如果在创建 SoftReference 对象的时候，使用了带有一个 ReferenceQueue 对象作为参数的构造方法，如下面的Java代码 :

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
SoftReference  ref = new SoftReference( aMyObject， queue );

当这个 SoftReference 所软引用的 aMyOhject 被垃圾收集器回收的同时，ref 所强引用的 SoftReference 对象被列入 ReferenceQueue 。也就是说， ReferenceQueue 中保存的对象是 Reference 对象，而且是已经失去了它所软引用的对象的 Reference 对象。另外从 ReferenceQueue 这个名字也可以看出，它是一个队列，当调用它的 poll() 方法的时候，如果这个队列中不是空队列，那么将返回队列前面的那个 Reference 对象。

在任何时候，都可以调用 ReferenceQueue 的 poll() 方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。如果队列为空，将返回一个 null, 否则该方法返回队列中最前面一个 Reference 对象。利用这个方法，可以检查哪个 SoftReference 所软引用的对象已经被回收。可以把这些失去所软引用的对象的 SoftReference 对象清除掉，如下面的Java代码所示。:

SoftReference ref = null ;
while ((ref = (EmployeeRef) q .poll()) != null ) {
    // 清除 ref
}

3.弱引用（WeakReference）

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。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));

        System.out.println(sr.get());  //输出hello
        System.gc();                //通知JVM的gc进行垃圾回收
        System.out.println(sr.get());  // 输出null
    }
}

第二个输出结果是null，这说明只要JVM进行垃圾回收，被弱引用关联的对象必定会被回收掉。不过要注意的是，这里所说的被弱引用关联的对象是指只有弱引用与之关联，如果存在强引用同时与之关联，则进行垃圾回收时也不会回收该对象（软引用也是如此）。

跟软引用一样，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JVM回收，这个弱引用就会被加入到与之关联的引用队列中。

4.虚引用（PhantomReference）
虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它有虚引用，就会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。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。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
        PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}

5.如何利用软引用和弱引用解决OOM问题
设计思路是：用一个HashMap来保存图片的路径 和 相应图片对象关联的软引用之间的映射关系，在内存不足时，JVM会自动回收这些缓存图片对象所占用的空间，从而有效地避免了OOM的问题。在Android开发中对于大量图片下载会经常用到。

private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
public void addBitmapToCache(String path) {
    // 强引用的Bitmap对象
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);

    // 软引用的Bitmap对象
    SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);

    // 添加该对象到Map中使其缓存
    imageCache.put(path, softBitmap);

}

 public Bitmap getBitmapByPath(String path) {

    // 从缓存中取软引用的Bitmap对象
    SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);

    // 取出Bitmap对象，如果由于内存不足Bitmap被回收，将取得空
    Bitmap bitmap = softBitmap.get();

    if (bitmap == null) {
        // 如果bitmap为null，说明已经被回收，这样我们需要重新获取
        bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
    } 

    return bitmap;
}

最后对上面的几种引用进行总结：

参考文章：
Java 如何有效地避免OOM：善于利用软引用和弱引用

Java 7之基础 - 强引用、弱引用、软引用、虚引用