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背景
《深入理解java虚拟机v3》3.2.3章节谈到引用类型，分为强引用，软引用，弱引用和虚引用，但是没有给出详细的例子，特别是对于这些不同的引用类型的使用场景更是疑惑。
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。
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。如下：
Object o=new Object(); // 强引用
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。如果不使用时，要通过如下方式来弱化引用，如下：
o=null; // 帮助垃圾收集器回收此对象
显式地设置o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。具体什么时候收集这要取决于gc的算法。
回收内存原理举例
public void test(){
Object o=new Object();
// 省略其他操作
}
在一个方法的内部有一个强引用，这个变量o引用一个Object实例，o保存在栈中，而真正的被引用的内容（Object）保存在堆中。当test方法运行完成后就会退出方法栈，o被销毁，则o与Object实例之间的引用关系不复存在，这个Object会被回收。
但是如果这个o是全局变量时，就需要在不用这个对象时赋值为null，因为强引用不会被垃圾回收。
栈里面的变量在退出栈时，原有的引用关系会消失，而全局变量(被static修饰)会始终存活，引用关系不会自动消亡。
强引用在实际中有非常重要的用处，举个ArrayList的实现源代码：
private transient Object[] elementData;
public void clear() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null; //删除引用关系
size = 0;
}
在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组，在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null，变量elementData与数组实例之间的强引用仍然存在，与elementData[i] = null相比，避免在后续调用 add()等方法添加元素时进行重新的内存分配 。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。
elementData=null也会回收内存，与elementData[i] = null的区别在于后者会立即解除数组与数组元素之间的引用关系，回收速度快，并且不用重新分配数组实例的内存；而前者是解除变量elementData与数组实例直接的引用关系，数组实例与数组元素之间仍然强引用关系，根据gcRoot，也是符合回收条件的，只是效率低一点，并且需要重新申请数组实例的内存。
2、软引用（SoftReference）
软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，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。
下面是一个使用示例：
import java.lang.ref.SoftReference;
public class SoftReferenceTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
System.out.println(sr.get()); //打印hello
System.gc(); //触发gc
Thread.sleep(2000); //gc可能存在延迟，确保下次打印之前一定先执行gc
System.out.println(sr.get()); //打印hello
}
}
由于gc时，内存充足，不会回收软引用，仍能从sr 中获取引用的值。
当执行gc并且内存不足时，等价于：
If(JVM.内存不足()) {
str = null; // 先转换为软引用
System.gc(); // 再执行垃圾回收器进行回收
}
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JVM回收，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中：
public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) //带队列的构造函数
3、弱引用（WeakReference）
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。
执行gc时等价于：
str = null; //如果是弱引用，立即解除引用关系
System.gc();
import java.lang.ref.WeakReference;
public class WeakReferenceTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
System.out.println(sr.get()); //打印hello
System.gc(); // 通知JVM的gc进行垃圾回收
Thread.sleep(2000); // gc可能存在延迟，确保下次打印之前一定先执行gc
System.out.println(sr.get()); //打印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）。
一个对象A可能被对象B，C同时引用，如果仅切断B与A的引用，那么A仍然会存活。
3.1弱引用被转化为强引用
弱引用可以被转化为强引用
import java.lang.ref.WeakReference;
public class WeakReferenceTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));
System.out.println(sr.get());
String abc = sr.get(); // 被改为强引用
System.gc(); // 通知JVM的gc进行垃圾回收
Thread.sleep(2000); // gc可能存在延迟，确保下次打印之前一定先执行gc
System.out.println(sr.get());
}
}
两次均打印hello，说明已经被转化为强引用，不会被回收。
3.2 弱引用可以和一个引用队列联合使用
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，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。
WeakReference<T>(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) //构造函数，第二个参数接收一个队列
当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。
这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.LinkedList;
public class ReferenceTest {
private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();
/**
* 打印队列
*/
public static void checkQueue() {
Reference<? extends VeryBig> ref = null;
while ((ref = rq.poll()) != null) {
if (ref != null) {
// 打印id，验证被回收的弱引用对象自身已经被放入队列
System.out.println("In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);
// 验证弱引用对象引用的对象实例已经被回收
System.out.println("In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).get());
}
}
}
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
// 构建一个弱引用数组
int size = 3;
LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
weakList.add(new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq));
System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast());
}
System.gc();
// 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
Thread.currentThread().sleep(2000);
checkQueue();
}
}
class VeryBig {
public String id;
// 占用空间2K,让线程进行回收
byte[] b = new byte[2 * 1024];
public VeryBig(String id) {
this.id = id;
}
//会打印，说明 被弱引用的对象实例触发finalize
protected void finalize() {
System.out.println("Finalizing VeryBig " + id);
}
}
class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {
public String id;
public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
super(big, rq);
this.id = big.id;
}
// 不会打印，说明弱引用自身不会触发finalize
protected void finalize() {
System.out.println("Finalizing VeryBigWeakReference " + id);
}
}
执行结果：
Just created weak: VeryBigWeakReference@68d448a1 //创建弱引用
Just created weak: VeryBigWeakReference@48ec77cb
Just created weak: VeryBigWeakReference@1cacd5d4
Finalizing VeryBig Weak 2 //被弱引用的对象实例触发finalize
Finalizing VeryBig Weak 1
Finalizing VeryBig Weak 0
In queue: Weak 2 //队列的弱引用句柄
In queue: null //弱引用的实际对象已经被回收
In queue: Weak 1
In queue: null
In queue: Weak 0
In queue: null
上面例子只是说明一些特性，但是仍没说清楚弱引用的场景。比如放入队列有什么额外意义吗？
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器回收。
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。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。
放入队列有什么意义？
5如何利用软引用和弱引用解决OOM问题
前面讲了关于软引用和弱引用相关的基础知识，那么到底如何利用它们来优化程序性能，从而避免OOM的问题呢？
下面举个例子，假如有一个应用需要读取大量的本地图片，如果每次读取图片都从硬盘读取，则会严重影响性能，但是如果全部加载到内存当中，又有可能造成内存溢出，此时使用软引用可以解决这个问题。
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。