经典面试题：强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别？

大家好，这里是java研究所。
今天给大家带来一道经典面试题：强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别？
众所周知，Java中是JVM负责内存的分配和回收，这是它的优点（使用方便，程序不用再像使用c那样操心内存），但同时也是它的缺点（不够灵活）。为了解决内存操作不灵活这个问题，可以采用软引用等方法。
在JDK1.2以前的版本中，当一个对象不被任何变量引用，那么程序就无法再使用这个对象。也就是说，只有对象处于可触及状态，程序才能使用它。这 就像在日常生活中，从商店购买了某样物品后，如果有用，就一直保留它，否则就把它扔到垃圾箱，由清洁工人收走。一般说来，如果物品已经被扔到垃圾箱，想再 把它捡回来使用就不可能了。
但有时候情况并不这么简单，你可能会遇到类似鸡肋一样的物品，食之无味，弃之可惜。这种物品现在已经无用了，保留它会占空间，但是立刻扔掉它也不划算，因 为也许将来还会派用场。对于这样的可有可无的物品，一种折衷的处理办法是：如果家里空间足够，就先把它保留在家里，如果家里空间不够，即使把家里所有的垃圾清除，还是无法容纳那些必不可少的生活用品，那么再扔掉这些可有可无的物品。
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，下面是创建后3种引用需要用到的类。

Reference主要的源码：

public abstract class Reference<T>{
    private T referent;
    Reference(T referent) {
        this(referent, null);
    }

    Reference(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) {
        this.referent = referent;
        this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue;
    }
    public T get() {
        return this.referent;
    }
}

1．强引用

以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。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。

static final int KB_1 = 1024;//1kb
static final int MB_1 = 1024 * KB_1;//1mb
static final int MB_5 = 5 * MB_1;//5mb
static final int MB_50 = 50 * MB_1;//50mb

@Test
public void strongReference() throws InterruptedException {
    List<byte[]> list = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 300; i++) {
        list.add(new byte[MB_5]);
    }
}

list.add进去的数据都是强引用的数据，不会被垃圾回收器回收，当内存不足的时候，会报oom，我们来试一下。
设置一下jvm启动参数，最大堆内存100MB

-Xmx100M -Xms100M

运行输出，堆内存溢出了。

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

 at ReferenceTest.strongReference(ReferenceTest.java:19)

2、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。
软引用对应的类：SoftReference

public class SoftReference<T> extends Reference<T>{

    public SoftReference(T referent) {
        super(referent);
    }

}

案例代码

@Test
public void softReference() throws InterruptedException {
    //创建一个软引用，引用50mb的byte数据
    SoftReference<byte[]> sr1 = new SoftReference<>(new byte[MB_50]);//@1
    //获取软引用中的数据
    System.out.println(sr1.get());
    //来个强引用的list
    List<byte[]> list = new ArrayList<>();
    //选好向list中添加数据，慢慢内存不足，会触发弱引用sr1中引用的50MB byte数据被回收
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        list.add(new byte[MB_5]);
        //获取弱引用中引用的数据
        byte[] bytes = sr1.get();
        System.out.println(list.size() + ":" + bytes);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        if (bytes == null) {
            break;
        }
    }
}

下图是@1代码对应的内存结构：

下面我们来测试一下效果，先设置一下jvm启动参数，最大堆内存100MB

-Xmx100M -Xms100M

运行结果如下，循环第8次的时候，内存不足，此时会回收sr1中软引用的50MB byte数据，然后通过sr1.get()方法获取引用的数据，此时为null，说明已经被垃圾收集器回收了

[B@200a570f
1:[B@200a570f
2:[B@200a570f
3:[B@200a570f
4:[B@200a570f
5:[B@200a570f
6:[B@200a570f
7:[B@200a570f
8:null

3．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。
弱引用对应的类：WeakReference，案例代码

@Test
public void weakReference() throws InterruptedException {
    //创建一个弱引用，引用50mb的byte数据
    WeakReference<byte[]> sr1 = new WeakReference<>(new byte[MB_50]);
    //获取软引用中的数据
    System.out.println(sr1.get());
    System.out.println("触发gc");
    System.gc();//触发gc，会导致弱引用中的数据被回收，即sr1中引用的50mb byte被回收
    System.out.println("gc完毕");
    System.out.println(sr1.get());
}

运行输出

扫描二维码关注公众号，回复： 12106722 查看本文章

[B@200a570f
触发gc
gc完毕
null

4．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。
虚引用对应的类：PhantomReference，案例代码

@Test
public void phantomReference() throws InterruptedException {
    //创建引用队列，当Reference对象引用的数据被回收的时候，Reference对象会被加入到这个队列中
    ReferenceQueue<byte[]> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
    PhantomReference<byte[]> sr1 = new PhantomReference<>(new byte[MB_50], referenceQueue);
    System.out.println(sr1);
    //获取软引用中的数据
    System.out.println(sr1.get());
    System.out.println(referenceQueue.poll());
    System.out.println("触发gc");
    System.gc();//触发gc
    System.out.println("gc完毕");
    System.out.println(sr1.get());
    System.out.println(referenceQueue.poll());
}

运行输出

java.lang.ref.PhantomReference@200a570f
null
null
触发gc
gc完毕
null
java.lang.ref.PhantomReference@200a570f

输出中可以看出get()方法获取引用的数据都是null，第一行和最后一行结果一样，可以看出，虚引用的数据被回收之后，虚引用被加入到了队列中。

5．4种引用对比

引用类型 被回收时间 用途 生存时间
强引用 从来不会 对象的一般状态 jvm退出时终止
软引用 内存不足时 对象缓存 内存不足时终止
弱引用 垃圾回收时 对象缓存 gc运行之后终止
虚引用 unknow unknow unknow
有问题的欢迎留言交流！

6．或许你还想看

1. B站上有哪些值得推荐学习的视频？
2. 经典面试题：重写equals方法时，为什么必须重写hashCode方法？
3. 经典面试题：HashMap的默认容量为什么是16 ？
4. 经典面试题：Arraylist和Linkedlist到底有什么区别？？？
5. 经典面试题：NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 有什么区别？
6. 经典面试题：Throwable、Exception、Error、RuntimeException到底有什么区别？
7. 经典面试题：try、finally中都有return时，代码如何执行？？？？
8. 面对亿级数据，MySQL到底行不行，一起来看看！！
9. 经典面试题：ThreadLocal连环炮！！
   
   ·END·
   
   扫描二维码 ｜ 关注我们