老调重弹之Java引用类型

一直知道Java的引用分四类：强引用、软引用、弱引用、虚引用，但仔细想想又觉得领悟不够多，故此总结一下；
首先要分清两个概念，对象可达性、不同类别的引用；
对象可达性针对对象的概念，不同的引用针对引用的概念；
虽然下文描述显示可达性再是引用类型，但实际系统允许时，判断一个对象能否回收，首先要看到它的可达性，如何判断它的可达性，肯定是先判断指向它的那些“引用”；
所以分析时，应该先是看某对象的各个引用，它们的类别，再近而结合对象本身的可达性；

对象达到性

当Java虚拟机(JVM)觉得内存不够用的时候，会触发垃圾回收操作(GC)，清除无用的对象，释放内存。
可是如何判断一个对象是否是垃圾呢？
其中的一个方法是计算指向该对象的引用数量。
如果引用数量为0，那么该对象就为垃圾(Thread对象是例外)，否则还有用处，不能被回收。但是如果把引用数为0的对象都回收了，还是不能满足内存需求怎么办？Java把引用分为4种类型，垃圾回收器会尝试回收只有弱引用的对象。

达到性性分析算法

在主流的商用程序语言（Java、C#，甚至包括前面提到的古老的Lisp）的主流实现中，都是称通过可达性分析（Reachability Analysis）来判定对象是否存活的。
这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点。
从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。
如图3-1所示，对象object 5、object 6、object 7虽然互相有关联，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会被判定为是可回收的对象。

Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
方法区中类静态属性引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

强可达性对象

在一个线程内，不需要其他引用对象，直接使用，一般新创建的对象针对创建它的线程来说都是强可达的；
任何强可达对象，在它的线程内都不会被回收；
只有它变为不可达对象，才会被回收

软可达对象

当系统内存不足时，系统保证会回收软可达对象；
软引用可用来实现内存敏感的高速缓存.但是具体的行为还是得依赖于JVM。并且多少跟内存回收机制有关，保障很少并且跟具体的JVM发行版本有关。为了缓存的可靠（及其他更多特性），大多数人都会选用像Ehcache而不是用软引用实现自己的缓存。但在一些场合，使用软引用确实可以让代码非常优雅、简洁。

弱可达对象

在垃圾回收期进行垃圾回收时，不管·内存情况，都会回收此类对象；
弱引用不能阻止垃圾回收机制清理他指向的引用。弱引用最常见的使用情景是通过WeakHashMap。它是一种简单地将对象的生命周期跟Map中对象的索引域（key）绑定的方式。只有当WeakHashMap中的Key是强可达，也就是WeakHashMap中的数据域（Data域）的对象，在应用程序的其他地方有别的引用的时候，它里面的值才不会被回收。一旦应用程序中没有其他对WeakHashMap中对象的引用，那么它的所有的key就会变成弱可达，不需要用户的额外干预，所有WeakHashMap中的对象都会被清除。这是一种优雅地防止内存泄露的方式。

虚引用对象

如果一个对象既没有强可达性，也没有软可达性、弱可达性，他已经被终结（finalized），并且有一些虚引用（phantom reference）指向它，那么它就具有虚可达性。

不可达

当一个对象不能通过以上的方式指向，那么这个对象就变得不可达，并因此适合被回收。

4种Java引用

强引用(StrongReference)
我们平时申明变量使用的就是强引用，普通系统99%以上都是强引用。比如，String s = "Hello World"

软引用(SoftReference)
类似弱引用，只不过Java虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些，迫不得已才清理。

弱引用(WeakReference)
垃圾回收器某个时刻决定回收软可达的对象的时候，会清理软引用，并可选的把引用存放到一个引用队列(ReferenceQueue)。

虚引用(PhantomReference)
仅用来处理资源的清理问题，比Object里面的finalize机制更灵活。get方法返回的永远是null，Java虚拟机不负责清理虚引用，但是它会把虚引用放到引用队列里面。

例子

使用HashMap，会报out of memory错误。

public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> list = new HashMap<String, String>();
        long i = 1;
        while (i < 100000000L) {
            list.put(
                    String.valueOf(i),
                    "JDJJDJJJJJJJJJJ%%%%%%%%JJJJJJJJJJJJJJJKKKKKKKKKKKKKKKKKJJJJJJ"
                            + "JJJKKKKKHDDDJDJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJJDJDJJJJJJJJJ"
                            + "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ"
                            + "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ");

            // 测试第一个是否依然存活
            if (i % 100000 == 0) {
                System.out.println(list.get(String.valueOf(1)));
            }

            i++;
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> list = new WeakHashMap<String, String>();
        long i = 1;
        while (i < 100000000L) {
            list.put(
                    String.valueOf(i),
                    "JDJJDJJJJJJJJJJ%%%%%%%%JJJJJJJJJJJJJJJKKKKKKKKKKKKKKKKKJJJJJJ"
                            + "JJJKKKKKHDDDJDJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJDJDJJDJDJDJDJJDJDJJJJJJJJJ"
                            + "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ"
                            + "JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ");

            // 测试第一个是否依然存活
            if (i % 100000 == 0) {
                System.out.println(list.get(String.valueOf(1)));
            }

            i++;
        }
    }