强/软/弱/虚引用

在Java语言中，除了基本数据类型外，其他的都是指向各类对象的对象引用；Java中根据其生命周期的长短，将引用分为4类。

1 强引用

特点：我们平常典型编码Object obj = new Object()中的obj就是强引用。通过关键字new创建的对象所关联的引用就是强引用。当JVM内存空间不足，JVM宁愿抛出OutOfMemoryError运行时错误（OOM），使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的“存活”对象来解决内存不足的问题。对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为 null，就是可以被垃圾收集的了，具体回收时机还是要看垃圾收集策略。

2 软引用

特点：软引用通过SoftReference类实现。软引用的生命周期比强引用短一些。只有当 JVM 认为内存不足时，才会去试图回收软引用指向的对象：即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前，清理软引用指向的对象。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器回收，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。后续，我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。如果队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。

应用场景：软引用通常用来实现内存敏感的缓存。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。

3 弱引用

弱引用通过WeakReference类实现。弱引用的生命周期比软引用短。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。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快回收弱引用的对象。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。

应用场景：弱应用同样可用于内存敏感的缓存。

4 虚引用

特点：虚引用也叫幻象引用，通过PhantomReference类来实现。无法通过虚引用访问对象的任何属性或函数。幻象引用仅仅是提供了一种确保对象被 finalize 以后，做某些事情的机制。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。
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue ();
PhantomReference pr = new PhantomReference (object, queue);
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。如果程序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一些程序行动。

应用场景：可用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动，当一个虚引用关联的对象被垃圾收集器回收之前会收到一条系统通知。
看下边两个例子

import java.lang.ref.*;
import java.util.LinkedList;
public class ReferenceTest {
 
    private static ReferenceQueue<VeryBig> rq = new ReferenceQueue<VeryBig>();
 
    public static void checkQueue() {
        Reference<? extends VeryBig> ref = null;
        while ((ref = rq.poll()) != null) {
            if (ref != null) {
                System.out.println("In queue: " + ((VeryBigWeakReference) (ref)).id);
            }
        }
    }
 
    public static void changeWeakToStrong() {
        int size = 3;
        Object o = null;
        LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            VeryBigWeakReference veryBigWeakReference = new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq);
            weakList.add(veryBigWeakReference);
            System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast()+" Reference: "+veryBigWeakReference.get());
            o = veryBigWeakReference.get();// 把weak 改成strong 最后这个没有被回收
 
        }
 
        System.gc(); 
        try { // 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
            Thread.currentThread().sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        checkQueue();
        System.out.println(o);
    }

    public static void recycleWeakTest() {
        int size = 3;
        LinkedList<WeakReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<VeryBig>>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            VeryBigWeakReference veryBigWeakReference = new VeryBigWeakReference(new VeryBig("Weak " + i), rq);
            weakList.add(veryBigWeakReference);
            System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast()+" Reference: "+veryBigWeakReference.get());
        
 
        }
 
        System.gc(); 
        try { // 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
            Thread.currentThread().sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        checkQueue();
    }

    public static void recycleSoftTest() {
        int size = 3;
        LinkedList<SoftReference<VeryBig>> weakList = new LinkedList<SoftReference<VeryBig>>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            VeryBigSoftReference veryBigSoftReference = new VeryBigSoftReference(new VeryBig("Weak " + i), rq);
            weakList.add(veryBigSoftReference);
            System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast()+" Reference: "+veryBigSoftReference.get());
        
 
        }
 
        System.gc(); 
        try { // 下面休息几分钟，让上面的垃圾回收线程运行完成
            Thread.currentThread().sleep(6000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        checkQueue();
    }

    public static void main(String[] args){
        changeWeakToStrong();// 弱引用转化成强引用躲过一劫
        // recycleWeakTest(); //触发垃圾回收，被扫描到立马会被回收
        // recycleSoftTest();// 只有堆内存不够时才会被回收
    }
}
 
class VeryBig {
    public String id;
    // 占用空间,让线程进行回收
    byte[] b = new byte[2 * 1024];
 
    public VeryBig(String id) {
        this.id = id;
    }
 
    protected void finalize() {
        System.out.println("Finalizing VeryBig " + this);
    }
}
 
class VeryBigWeakReference extends WeakReference<VeryBig> {
    public String id;
 
    public VeryBigWeakReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
        super(big, rq);
        this.id = big.id;
    }
}

class VeryBigSoftReference extends SoftReference<VeryBig> {
    public String id;
 
    public VeryBigSoftReference(VeryBig big, ReferenceQueue<VeryBig> rq) {
        super(big, rq);
        this.id = big.id;
    }
}

import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class RefTest
{

    private static ReferenceQueue<byte[]> rq = new ReferenceQueue<byte[]>();
    private static int _1M = 1024 * 1024;

        public static void strongReferenceTest()
    {
        Object value = new Object();
        Map<Object, Object> map = new HashMap<>();

        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            byte[] bytes = new byte[_1M];
            
            map.put(new byte[_1M], value);
        }
        System.out.println("map.size->" + map.size());
    }

    public static void weakReferenceTest()
    {
        Object value = new Object();
        Map<Object, Object> map = new HashMap<>();
        Thread thread = new Thread(() ->
        {
            try
            {
                int cnt = 0;
                WeakReference<byte[]> k;
                while((k = (WeakReference) rq.remove()) != null)
                {
                    System.out.println((cnt++) + "回收了:" + k);
                }
            }
            catch(InterruptedException e)
            {
                //结束循环
            }
        });
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            byte[] bytes = new byte[_1M];
            WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(bytes, rq);
            map.put(weakReference, value);
        }
        System.out.println("map.size->" + map.size());
    }

        public static void softReferenceTest()
    {
        Object value = new Object();
        Map<Object, Object> map = new HashMap<>();
        Thread thread = new Thread(() ->
        {
            try
            {
                int cnt = 0;
                SoftReference<byte[]> k;
                while((k = (SoftReference) rq.remove()) != null)
                {
                    System.out.println((cnt++) + "回收了:" + k);
                }
            }
            catch(InterruptedException e)
            {
                //结束循环
            }
        });
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        for(int i = 0; i < 10000; i++)
        {
            byte[] bytes = new byte[_1M];
            SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<byte[]>(bytes, rq);
            map.put(softReference, value);
        }
        System.out.println("map.size->" + map.size());
    }



    public static void main(String[] args){
        
        
        // strongReferenceTest(); //out of mermory
        // softReferenceTest(); // 堆内存不够时会回收
        weakReferenceTest();// 垃圾回收扫描到立马会被回收
    }
}

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