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 前言

在ThreadLocal源碼中，其中嵌套類ThreadLocalMap中的Entry繼承了WeakReferenc。Java中提供這四種引用類型主要有兩個(gè)目的：第一是可以讓程序員通過代碼的方式?jīng)Q定某些對(duì)象的生命周期;第二是有利于JVM進(jìn)行垃圾回收。

強(qiáng)引用(StrongReference)

強(qiáng)引用是使用最普遍的引用。如果一個(gè)對(duì)象具有強(qiáng)引用，那垃圾回收器絕不會(huì)回收它。如下：

Object o=new Object();   //  強(qiáng)引用 

當(dāng)內(nèi)存空間不足，Java虛擬機(jī)寧愿拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤，使程序異常終止，也不會(huì)靠隨意回收具有強(qiáng)引用的對(duì)象來解決內(nèi)存不足的問題。如果不使用時(shí)，要通過如下方式來弱化引用，如下：

o=null;     // 幫助垃圾收集器回收此對(duì)象 

顯式地設(shè)置o為null，或超出對(duì)象的生命周期范圍，則gc認(rèn)為該對(duì)象不存在引用，這時(shí)就可以回收這個(gè)對(duì)象。具體什么時(shí)候收集這要取決于gc的算法。

舉例：

public void test(){ 
    Object o=new Object(); 
    // 省略其他操作 
} 

 在一個(gè)方法的內(nèi)部有一個(gè)強(qiáng)引用，這個(gè)引用保存在棧中，而真正的引用內(nèi)容(Object)保存在堆中。當(dāng)這個(gè)方法運(yùn)行完成后就會(huì)退出方法棧，則引用內(nèi)容的引用不存在，這個(gè)Object會(huì)被回收。

但是如果這個(gè)o是全局變量時(shí)，就需要在不用這個(gè)對(duì)象時(shí)賦值為null，因?yàn)閺?qiáng)引用不會(huì)被垃圾回收。

強(qiáng)引用在實(shí)際中又非常重要的用處，舉個(gè)ArrayList的實(shí)現(xiàn)源代碼：

private transient Object[] elementData; 
public void clear() { 
        modCount++; 
        // Let gc do its work 
        for (int i = 0; i < size; i++) 
            elementData[i] = null; 
        size = 0; 
} 

在ArrayList類中定義了一個(gè)私有的變量elementData數(shù)組，在調(diào)用方法清空數(shù)組時(shí)可以看到為每個(gè)數(shù)組內(nèi)容賦值為null。不同于elementData=null，強(qiáng)引用仍然存在，避免在后續(xù)調(diào)用 add()等方法添加元素時(shí)進(jìn)行重新的內(nèi)存分配。使用如clear()方法中釋放內(nèi)存的方法對(duì)數(shù)組中存放的引用類型特別適用，這樣就可以及時(shí)釋放內(nèi)存。

軟引用(SoftReference)

軟引用是用來描述一些有用但并不是必需的對(duì)象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference類來表示。對(duì)于軟引用關(guān)聯(lián)著的對(duì)象，只有在內(nèi)存不足的時(shí)候JVM才會(huì)回收該對(duì)象。因此，這一點(diǎn)可以很好地用來解決OOM的問題，并且這個(gè)特性很適合用來實(shí)現(xiàn)緩存：比如網(wǎng)頁(yè)緩存、圖片緩存等。

如果一個(gè)對(duì)象只具有軟引用，則內(nèi)存空間足夠，垃圾回收器就不會(huì)回收它;如果內(nèi)存空間不足了，就會(huì)回收這些對(duì)象的內(nèi)存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對(duì)象就可以被程序使用。軟引用可用來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存。

String str=new String("abc");                                     // 強(qiáng)引用 
SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);     // 軟引用 

當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，等價(jià)于：

if(JVM.內(nèi)存不足()) { 
   str = null;  // 轉(zhuǎn)換為軟引用 
   System.gc(); // 垃圾回收器進(jìn)行回收 
} 

 軟引用在實(shí)際中有重要的應(yīng)用，例如瀏覽器的后退按鈕。按后退時(shí)，這個(gè)后退時(shí)顯示的網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容是重新進(jìn)行請(qǐng)求還是從緩存中取出呢?這就要看具體的實(shí)現(xiàn)策略了。

• 如果一個(gè)網(wǎng)頁(yè)在瀏覽結(jié)束時(shí)就進(jìn)行內(nèi)容的回收，則按后退查看前面瀏覽過的頁(yè)面時(shí)，需要重新構(gòu)建
• 如果將瀏覽過的網(wǎng)頁(yè)存儲(chǔ)到內(nèi)存中會(huì)造成內(nèi)存的大量浪費(fèi)，甚至?xí)斐蓛?nèi)存溢出

這時(shí)候就可以使用軟引用

Browser prev = new Browser();               // 獲取頁(yè)面進(jìn)行瀏覽 
SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 瀏覽完畢后置為軟引用         
if(sr.get()!=null){  
    rev = (Browser) sr.get();           // 還沒有被回收器回收，直接獲取 
}else{ 
    prev = new Browser();               // 由于內(nèi)存吃緊，所以對(duì)軟引用的對(duì)象回收了 
    sr = new SoftReference(prev);       // 重新構(gòu)建 
} 

 這樣就很好的解決了實(shí)際的問題。

軟引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用，如果軟引用所引用的對(duì)象被垃圾回收器回收，Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)軟引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。

弱引用(WeakReference)

弱引用也是用來描述非必需對(duì)象的，當(dāng)JVM進(jìn)行垃圾回收時(shí)，無論內(nèi)存是否充足，都會(huì)回收被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference類來表示。

弱引用與軟引用的區(qū)別在于：只具有弱引用的對(duì)象擁有更短暫的生命周期。在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對(duì)象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否，都會(huì)回收它的內(nèi)存。不過，由于垃圾回收器是一個(gè)優(yōu)先級(jí)很低的線程，因此不一定會(huì)很快發(fā)現(xiàn)那些只具有弱引用的對(duì)象。 

String str=new String("abc");     
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str); 
str=null; 

 當(dāng)垃圾回收器進(jìn)行掃描回收時(shí)等價(jià)于：

str = null; 
System.gc(); 

 如果這個(gè)對(duì)象是偶爾的使用，并且希望在使用時(shí)隨時(shí)就能獲取到，但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集，那么你應(yīng)該用 WeakReference 來記住此對(duì)象。

下面的代碼會(huì)讓str再次變?yōu)橐粋€(gè)強(qiáng)引用： 

String  abc = abcWeakRef.get(); 

弱引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用，如果弱引用所引用的對(duì)象被垃圾回收，Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)弱引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。

當(dāng)你想引用一個(gè)對(duì)象，但是這個(gè)對(duì)象有自己的生命周期，你不想介入這個(gè)對(duì)象的生命周期，這時(shí)候你就是用弱引用。

這個(gè)引用不會(huì)在對(duì)象的垃圾回收判斷中產(chǎn)生任何附加的影響

package com.niuh; 
 
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<NiuhBig> rq = new ReferenceQueue<NiuhBig>(); 
 
    public static void checkQueue() { 
        Reference<? extends NiuhBig> ref = null; 
        while ((ref = rq.poll()) != null) { 
            if (ref != null) { 
                System.out.println("In queue: "    + ((NiuhBigWeakReference) (ref)).id); 
            } 
        } 
    } 
 
    public static void main(String args[]) { 
        int size = 3; 
        LinkedList<WeakReference<NiuhBig>> weakList = new LinkedList<WeakReference<NiuhBig>>(); 
        for (int i = 0; i < size; i++) { 
            weakList.add(new NiuhBigWeakReference(new NiuhBig("Weak " + i), rq)); 
            System.out.println("Just created weak: " + weakList.getLast()); 
 
        } 
 
        System.gc(); 
        try { // 下面休息幾分鐘，讓上面的垃圾回收線程運(yùn)行完成 
            Thread.currentThread().sleep(6000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        checkQueue(); 
    } 
} 
 
class NiuhBig { 
    public String id; 
    // 占用空間,讓線程進(jìn)行回收 
    byte[] b = new byte[2 * 1024]; 
 
    public NiuhBig(String id) { 
        this.id = id; 
    } 
 
    protected void finalize() { 
        System.out.println("Finalizing NiuhBig " + id); 
    } 
} 
 
class NiuhBigWeakReference extends WeakReference<NiuhBig> { 
    public String id; 
 
    public NiuhBigWeakReference(NiuhBig big, ReferenceQueue<NiuhBig> rq) { 
        super(big, rq); 
        this.id = big.id; 
    } 
 
    protected void finalize() { 
        System.out.println("Finalizing NiuhBigWeakReference " + id); 
    } 
} 

 最后的輸出結(jié)果為：

Just created weak: com.niuh.NiuhBigWeakReference@3d075dc0 
Just created weak: com.niuh.NiuhBigWeakReference@214c265e 
Just created weak: com.niuh.NiuhBigWeakReference@448139f0 
Finalizing NiuhBig Weak 2 
Finalizing NiuhBig Weak 1 
Finalizing NiuhBig Weak 0 
In queue: Weak 2 
In queue: Weak 1 
In queue: Weak 0 

 虛引用(PhantomReference)

“虛引用”顧名思義，就是形同虛設(shè)，與其他幾種引用都不同，虛引用并不會(huì)決定對(duì)象的生命周期。如果一個(gè)對(duì)象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收。

虛引用主要用來跟蹤對(duì)象被垃圾回收器回收的活動(dòng)。虛引用與軟引用和弱引用的一個(gè)區(qū)別在于：虛引用必須和引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用。當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)對(duì)象時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會(huì)在回收對(duì)象的內(nèi)存之前，把這個(gè)虛引用加入到與之 關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。 **

總結(jié)

Java 4種引用的級(jí)別由高到低依次為：

• 強(qiáng)引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用

通過圖來看一下他們之間在垃圾回收時(shí)的區(qū)別：

當(dāng)垃圾回收器回收時(shí)，某些對(duì)象會(huì)被回收，某些不會(huì)被回收。垃圾回收器會(huì)從根對(duì)象Object來標(biāo)記存活的對(duì)象，然后將某些不可達(dá)的對(duì)象和一些引用的對(duì)象進(jìn)行回收，通過表格來說明一下，如下：

在實(shí)際程序設(shè)計(jì)中一般很少使用弱引用與虛引用，使用軟引用的情況較多，這是因?yàn)檐浺每梢约铀貸VM對(duì)垃圾內(nèi)存的回收速度，可以維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行安全，防止內(nèi)存溢出(OutOfMemory)等問題的產(chǎn)生。

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