基础 | Java中四种引用的区别

在JDK 1.2以前，Java中的引用定义为：如果引用类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，则这块内存即代表着一个引用。故在该定义下，一个Java对象仅有被应用和未被引用两种状态。

在JDK 1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。这四种引用与Java虚拟机的垃圾回收机制紧密关联，建议重点关注。

Java中四种引用有什么区别？

参考答案：

Java将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用四种，这四种引用强度依次逐渐减弱。

下面分别从四种引用的基本概念、具体实现、生命周期和应用场景四个方面进行对比分析。

强引用（Strong Reference）：

基本概念：在程序代码中普遍存在的，类似于“Object obj = new Object()”形式的引用。
具体实现：创建一个对象并将其赋值给一个引用变量。
生命周期：垃圾收集器永远不会回收掉强引用所关联着的对象，除非将该对象的所有引用全部置为null。
应用场景：用的太多，以至于我说不出来（撒手状）。

软引用（Soft Reference）：

基本概念：描述一些还有用，但并非必需的对象。
具体实现：JDK提供了SoftReference类来实现。
生命周期：在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把软引用所关联着的对象列进回收范围内并进行第二次回收，若回收后仍没有足够内存则抛出内存溢出异常。
应用场景：用于实现内存敏感的高速缓存，如网页缓存和图片缓存等。

注意：使用软引用能防止内存泄漏，增强程序的健壮性。

弱引用（Weak Reference）：

基本概念：也描述非必需对象，强度比软引用更弱。
具体实现：JDK提供了WeakReference类来实现。
生命周期：无论系统内存是否足够，垃圾收集器工作时都会受到只被弱引用关联着的对象。
应用场景：多将对象的弱引用作为HashMap的key值，以实现在不需要该对象时，只需要在程序中将其强引用置为null，而无需手动将其从HashMap中移除（由垃圾收集器实现，WeakHashMap即是基于该原理）。

虚引用（Phantom Reference）：

基本概念：也称幽灵引用或幻影引用，是最弱的一种引用关系。
具体实现：JDK提供了PhantomReference类来实现。
生命周期：虚引用并不会影响其所关联对象的生存时间，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。
应用场景：虚引用可以在对象被收集器回收时收到一个系统通知，即多用于在对象销毁前执行一些操作，如资源释放等。

扩展代码阅读

软引用的具体使用：

// 建立软引用并丢弃强引用
MyObject obj = new MyObject();
SoftReference softRef = new SoftReference(obj);
obj = null; //丢弃强引用

// 通过软应用获取强引用
// 若软引用所关联的对象未被回收则重新获得强引用
// 若已被回收，则anotherObj = null
MyObject anotherObj = (MyObject)softRef.get();

/**
 * 若get()返回null，则说明软引用所关联的对象obj已被回收
 * softRef对象不再具有存在的价值
 * 可使用ReferenceQueue来将其清除，以避免发生内存泄漏
 */
MyObject obj = new MyObject();
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
SoftReference ref = new SoftReference(obj, queue);
obj = null;

// 若ref所关联的对象被回收，则ref会自动添加到queue队列中去。

弱引用的具体使用：与软引用雷同，其可以和一个引用对列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所关联的对象被JVM回收，该弱引用就会被添加到与之关联的引用对列中。

虚引用的具体使用：必须和引用对列关联使用，具体流程如下：

对于虚引用所关联的对象，垃圾收集器工作时会将该虚引用添加到与之关联的引用对列中；
程序通过判断引用对列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用对象是否将要被回收；
若将要被回收，则可以在其被回收之前采取必要的操作。

虚引用的测试代码如下：

Object obj = new Object();
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
PhantomReference<Object> pf = new PhantomReference<Object>(obj, queue);
obj=null;

while(true){
    System.out.printf("pf.get() = %d, isEnqueued: %b\r\n", pf.get(), pf.isEnqueued());
    if(pf.isEnqueued())
        break;
    System.gc();
    Thread.sleep(1000);                
}

// pf.get() = null, isEnqueued: false
// pf.get() = null, isEnqueued: true

扩展面试题

问：Java扩展为四种引用的目的是什么？

有利于Java虚拟机进行垃圾回收；
可以让程序员通过代码的方式来决定某些对象的生命周期。

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