Java中的四种引用详解

Java中的四种引用

Java中有四种引用类型：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

强引用

强引用是最常见的一种引用类型，在实际开发中，几乎都是强引用类型。

Object obj = new Object();
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当我们的对象有强引用的时候，即使内存不足，JVM宁愿抛出OOM，也不会把该对象回收掉。如果需要让垃圾回收器回收此对象，需要将强引用关系打破，最简单的方式就是将对象赋值为null。下面写个例子做个简单说明：

创建一个Order对象，为了更好的知晓垃圾回收的情况，这里重写finalize()方法，因为对象被垃圾回收时都会调用此方法。

/**
 * 订单对象
 */
public class Order {
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("order对象被垃圾回收");
    }
}
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当对象的强引用关系被打破时，显式调用垃圾回收器

/**
 * 强引用类型垃圾回收
 */
public class NormalReferenceTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Order order = new Order();
        // 破坏引用关系
        order = null;
        // 调用垃圾回收器，进行垃圾回收
        System.gc();
        System.out.println(order);
​
        // 阻塞Main主线程
        System.in.read();
​
    }
}
​
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输出结果：

null
order对象被垃圾回收
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根据输出结果，可知Order对象被垃圾回收掉了。

注意：
在生产环境上，一定不要去重写finalize()方法，有内存溢出的风险。由于每个对象在进行垃圾回收时都会去调用该对象的finalize()方法，该方法默认是空的，啥都没做，执行效率是非常快的。但是如果重写后就会影响垃圾回收的效率，假设此时业务上还有大量的对象产生，垃圾回收的效率小于对象产生的效率，时间一长就会内存溢出。

软引用

软引用就是用SoftReference将引用对象包装一下，通过get()方法获取包装的对象，使用方式如下：

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10]);
softReference.get();//获取软引用对象
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这里用一个例子说明软引用的特点

0. 设置堆内存大小为20M，JVM参数-Xmx20M
1. 首先通过SoftReference包装一个byte数组，大小为10M
2. 第一次通过get()方法获取软引用对象
3. 调用垃圾回收器
4. 第二次通过get()方法获取软引用对象
5. 再次new一个byte数组，大小为12M
6. 第三次通过get()方法回去软引用对象

代码如下：

public class SoftReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10]);// 10M
        // 获取软引用对象
        System.out.println(softReference.get());
        // 调用垃圾回收
        System.gc();
        // 睡眠一下，给与垃圾回收时间
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 再次获取软引用对象
        System.out.println(softReference.get());
​
        // 再new一个字节数组，堆内存不够，会触发垃圾回收，如果内存空间还不够，就会把软引用引用的对象回收掉
        byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 12];// 12M
        // 再次获取软引用对象,此时将会获取为null
        System.out.println(softReference.get());
        
    }
}
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运行结果：

[B@677327b6
[B@677327b6
null
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说明：
第一次获取软引用对象是有值的，接着调用GC，GC垃圾回收后，第二次获取也是有值的，说明垃圾回收时先不会回收软引用对象。随后，继续往内存里面new一个12M的byte数组，显然，我们堆内存是20M，最开始的软引用对象占10M，这里在new 一个，内存是装不下的，所以触发了垃圾回收器回收10M的软引用对象，第三次获取软引用对象时为null，因为都已被垃圾回收器回收掉了。

软引用的特点：
当JVM进行垃圾回收时，如果第一次回收后内存足够，那么不会回收软引用对象；如果第一次回收后内存依旧不够，那么就会回收掉软引用对象。根据这个特点，软引用可以用来做缓存，当系统内存足够时，通过缓存获取值，如果内存不够时，先回收掉缓存，释放一定的内存空间，延迟OOM。

弱引用

弱引用就是通过WeakReference包装了一下，使用如下：

WeakReference<Order> weakReference = new WeakReference<>(new Order());
// 获取弱引用的值
System.out.println(weakReference.get());
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弱引用和软引用最大的区别就是无论内存是否足够，弱引用都会被GC回收

/**
 * 弱引用
 */
public class WeakReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        WeakReference<Order> weakReference = new WeakReference<>(new Order());
        // 获取弱引用的值
        System.out.println(weakReference.get());
        // 垃圾回收
        System.gc();
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 获取弱引用的值
        System.out.println(weakReference.get());
    }
}
​
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运行结果：

com.test.soft.Order@677327b6
order对象被垃圾回收
null
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弱引用在WeakHashMap，ThreadLocal中有使用到。

虚引用

Phantom 虚幻的

• 英[ˈfæntəm]

虚引用又叫做幻影引用，它需要配合一个队列来使用，但是我们无法通过虚引用来获取一个对象的真实引用，我们来看下面的代码

ReferenceQueue<Order> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
​
// 虚引用在垃圾回收的时候，会被放到一个队列里，这个队列供垃圾回收器做特殊处理
PhantomReference<Order> phantomReference = new PhantomReference<>(new Order(), referenceQueue);
System.out.println(phantomReference.get());// 这里输出结果为null
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上述代码第五行的输出结果居然为null，进入到源码里面会发现

public class PhantomReference<T> extends Reference<T> {
​
    /**
     * Returns this reference object's referent.  Because the referent of a
     * phantom reference is always inaccessible, this method always returns
     * <code>null</code>.
     *
     * @return  <code>null</code>
     */
    public T get() {
        return null;
    }
}
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这居然直接返回的null，虚引用不能通过get()方法获取到值，那到底有何存在的意义呢？
我们来看下面的代码：

0. 为了演示效果，还是把堆内存大小设置为20M，添加JVM参数-Xmx20M
1. new 一个ReferenceQueue队列，创建虚引用，将new Order(), referenceQueue作为参数传入
2. 开启一个线程，不断的往list集合中放入数据，时间长了堆内存会满，触发垃圾回收
3. 再开启一个线程，循环读取ReferenceQueue队列里面的值

/**
 * 虚引用
 */
public class PhantomReferenceTest {
​
    public static void main(String[] args) {
        List<Object> list = new ArrayList<>();
        ReferenceQueue<Order> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
​
        // 虚引用在垃圾回收的时候，会被放到一个队列里，这个队列供垃圾回收器做特殊处理
        PhantomReference<Order> phantomReference = new PhantomReference<>(new Order(), referenceQueue);
        System.out.println(phantomReference.get());
​
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                // 不断往list添加数据。内存会满，此时会进行垃圾回收，虚引用就会被放在队列里面
                list.add(new byte[1024 * 1024]);
                System.out.println(phantomReference.get());
            }
        }).start();
​
        new Thread(() -> {
            while (true){
                // 从队列里面读数据
                Reference<? extends Order> poll = referenceQueue.poll();
                if (poll != null){
                    System.out.println("虚引用对象被JVM回收" + poll);
                }
            }
        }).start();
​
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
​
    }
}
​
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输出结果：

null
null
null
null
null
null
null
null
null
null
null
null
null
order对象被垃圾回收
null
null
null
null
null
虚引用对象被JVM回收java.lang.ref.PhantomReference@12bc0828
Exception in thread "Thread-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.test.soft.PhantomReferenceTest.lambda$main$0(PhantomReferenceTest.java:29)
    at com.test.soft.PhantomReferenceTest$$Lambda$1/1831932724.run(Unknown Source)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
​
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虚引用特点：
当垃圾回收器准备回收一个对象，如果发现它还有虚引用，那么就会在回收该对象之前，把这个虚引用加入到与之关联的ReferenceQueue中。在NIO中，就用了虚引用来管理堆外内存。