JVM 引用类型

在 JDK 1.2 以前的版本中，若一个对象不被任何变量引用，那么程序就无法再使用这个对象。也就是说，只有对象处于可触及(reachable)状态，程序才能使用它。从 JDK 1.2 版本开始，把对象的引用分为 4 种级别，从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。这 4 种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。

强引用（Strong Reference）

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。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。

Object object = new Object();
String str = "hello";

只要某个对象有强引用与之关联，JVM 必定不会回收这个对象，即使在内存不足的情况下，JVM 宁愿抛出 OutOfMemory 错误也不会回收这种对象。比如下面这段代码：

public class Main {

  public static void main(String[] args) {
    new Main().fun1();
  }

  public void fun1() {
    Object object = new Object();
    Object[] objArr = new Object[1000];
  }
}

当运行至 Object[] objArr = new Object[1000];这句时，如果内存不足，JVM 会抛出 OOM 错误也不会回收 object 指向的对象。不过要注意的是，当 fun1 运行完之后，object 和 objArr 都已经不存在了，所以它们指向的对象都会被 JVM 回收。

如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显示地将引用赋值为 null，这样一来的话，JVM 在合适的时间就会回收该对象。比如 Vector 类的 clear 方法中就是通过将引用赋值为 null 来实现清理工作的：

public synchronized E remove(int index) {
    modCount++;
    if (index >= elementCount)
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    Object oldValue = elementData[index];

    int numMoved = elementCount - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                 numMoved);
    elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work

    return (E)oldValue;
}

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。

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。下面是一个使用示例：

import java.lang.ref.SoftReference;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

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。

import java.lang.ref.WeakReference;

public class Main {

  public static void main(String[] args) {
    WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));

    System.out.println(sr.get());
    System.gc(); //通知JVM的gc进行垃圾回收
    System.out.println(sr.get());
  }
}

输出结果为：

hello
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)。

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。

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。

虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在 java 中用 java.lang.ref.PhantomReference 类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，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，就会把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。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必要的行动。

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;

public class Main {

  public static void main(String[] args) {
    ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
    PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(
      new String("hello"),
      queue
    );
    System.out.println(pr.get());
  }
}