Java中的几种引用方式

Java中有几种不同的引用方式，它们分别是：强引用、软引用、弱引用和虚引用。下面，我们首先详细地了解下这几种引用方式的意义。



强引用



在此之前我们介绍的内容中所使用的引用 都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。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问题。



软引用（SoftReference ）

SoftReference 类的一个典型用途就是用于内存敏感的高速缓存。 SoftReference  的原理是：在保持对对象的引用时保证在  JVM  报告内存不足情况之前将清除所有的软引用。关键之处在于，垃圾收集器在运行时可能会（也可能不会）释放软可及对象。对象是否被释放取决于垃圾收集器的算法 以及垃圾收集器运行时可用的内存数量。

弱引用（WeakReference ）

WeakReference 类的一个典型用途就是规范化映射（ canonicalized mapping ）。另外，对于那些生存期相对较长而且重新创建的开销也不高的对象来说，弱引用也比较有用。关键之处在于，垃圾收集器运行时如果碰到了弱可及对象，将释放  WeakReference  引用的对象。然而，请注意，垃圾收集器可能要运行多次才能找到并释放弱可及对象。

虚引用（PhantomReference ）

PhantomReference 类只能用于跟踪对被引用对象即将进行的收集。同样，它还能用于执行  pre-mortem  清除操作。 PhantomReference  必须与  ReferenceQueue  类一起使用。需要  ReferenceQueue  是因为它能够充当通知机制。当垃圾收集器确定了某个对象是虚可及对象时， PhantomReference  对象就被放在它的  ReferenceQueue  上。将  PhantomReference  对象放在  ReferenceQueue  上也就是一个通知，表明  PhantomReference  对象引用的对象已经结束，可供收集了。这使您能够刚好在对象占用的内存被回收之前采取行动。 Reference与 ReferenceQueue 的配合使用。

GC、 Reference 与 ReferenceQueue 的交互

A、  GC无法删除存在强引用的对象的内存。

B、  GC发现一个只有软引用的对象内存，那么：
①  SoftReference对象的 referent  域被设置为 null ，从而使该对象不再引用 heap 对象。
②  SoftReference引用过的 heap 对象被声明为 finalizable 。
③  当 heap  对象的  finalize()  方法被运行而且该对象占用的内存被释放， SoftReference  对象就被添加到它的  ReferenceQueue （如果后者存在的话）。

C、  GC发现一个只有弱引用的对象内存，那么：
①  WeakReference对象的 referent 域被设置为 null , 从而使该对象不再引用heap 对象。
②  WeakReference引用过的 heap 对象被声明为 finalizable 。
③  当heap 对象的 finalize() 方法被运行而且该对象占用的内存被释放时， WeakReference 对象就被添加到它的 ReferenceQueue （如果后者存在的话）。

D、  GC发现一个只有虚引用的对象内存，那么：
①  PhantomReference引用过的 heap 对象被声明为 finalizable 。
②  PhantomReference在堆对象被释放之前就被添加到它的 ReferenceQueue 。

值得注意的地方有以下几点：
1、 GC 在一般情况下不会发现软引用的内存对象，只有在内存明显不足的时候才会发现并释放软引用对象的内存。

2、 GC 对弱引用的发现和释放也不是立即的，有时需要重复几次 GC ，才会发现并释放弱引用的内存对象。
3、软引用和弱引用在添加到 ReferenceQueue 的时候，其指向真实内存的引用已经被置为空了，相关的内存也已经被释放掉了。而虚引用在添加到 ReferenceQueue 的时候，内存还没有释放，仍然可以对其进行访问。

代码示例
通过以上的介绍，相信您对Java 的引用机制以及几种引用方式的异同已经有了一定了解。光是概念，可能过于抽象，下面我们通过一个例子来演示如何在代码中使用 Reference 机制。
String str  =   new  String( " hello " );  // ①   ReferenceQueue < String >  rq  =   new  ReferenceQueue < String > ();  // ②   WeakReference < String >  wf  =   new  WeakReference < String > (str, rq);  // ③   str = null ;  // ④取消"hello"对象的强引用   String str1 = wf.get();  // ⑤假如"hello"对象没有被回收，str1引用"hello"对象  // 假如"hello"对象没有被回收，rq.poll()返回null   Reference <?   extends  String >  ref = rq.poll();  // ⑥  在以上代码中，注意⑤⑥两处地方。假如“hello ”对象没有被回收 wf.get() 将返回“ hello ”字符串对象， rq.poll() 返回 null ；而加入“ hello ”对象已经被回收了，那么 wf.get() 返回 null ， rq.poll() 返回 Reference 对象，但是此 Reference 对象中已经没有 str 对象的引用了 ( PhantomReference 则与WeakReference 、 SoftReference 不同 )。

引用机制与复杂数据结构的联合应用

了解了GC 机制、引用机制，并配合上 ReferenceQueue ，我们就可以实现一些防止内存溢出的复杂数据类型。

例如，SoftReference 具有构建 Cache 系统的特质，因此我们可以结合哈希表实现一个简单的缓存系统。这样既能保证能够尽可能多的缓存信息，又可以保证 Java 虚拟机不会因为内存泄露而抛出 OutOfMemoryError 。这种缓存机制特别适合于内存对象生命周期长，且生成内存对象的耗时比较长的情况，例如缓存列表封面图片等。对于一些生命周期较长，但是生成内存对象开销不大的情况，使用WeakReference 能够达到更好的内存管理的效果。