Java中的四种引用，强引用不用多做介绍，我们通常使用的都是对象的强引用，如果一个对象具有强引用，那么垃圾回收器绝不会回收它。即使内存空间不足，JVM宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用对象。

那么其他几种引用是什么情况，又有什么应用场景呢？

软引用 SoftReference

对于只有软引用的对象来说，
当系统内存充足时它不会被回收
当系统内存不足时它会被回收。

软引用通常用在对内存敏感的程序中，比如高速缓存就有用到软引用，在使用缓存时有一个原则，如果缓存中有就从缓存获取，如果没有就从数据库中获取，缓存的存在是为了加快计算速度

内存够用的时候就保留，不够用就回收！

弱引用 WeakReference

我一直认为只要某个对象是使用WeakReference包裹的，那么当GC时，就会被回收，而事实是这样的：

弱引用关联的对象是否回收取决于这个对象有没有其他强引用指向它。

/**
 * 弱引用关联对象何时被回收
 * Created by ccr at 2018/7/14.
 */
public class WeakReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //100M的缓存数据
        byte[] cacheData = new byte[100 * 1024 * 1024];
        //将缓存数据用软引用持有
        WeakReference<byte[]> cacheRef = new WeakReference<>(cacheData);
        System.out.println("第一次GC前" + cacheData);
        System.out.println("第一次GC前" + cacheRef.get());
        //进行一次GC后查看对象的回收情况
        System.gc();
        //等待GC
        Thread.sleep(500);
        System.out.println("第一次GC后" + cacheData);
        System.out.println("第一次GC后" + cacheRef.get());

        //将缓存数据的强引用去除
        cacheData = null;
        System.gc();
        //等待GC
        Thread.sleep(500);
        System.out.println("第二次GC后" + cacheData);
        System.out.println("第二次GC后" + cacheRef.get());
    }
}
第一次GC前[B@7d4991ad
第一次GC前[B@7d4991ad
第一次GC后[B@7d4991ad
第一次GC后[B@7d4991ad
第二次GC后null
第二次GC后null

从结果中可以看出，只有将弱引用对象cacheRef中的数据（也就是那个byte数组）的强引用cacheData去除（置为null），这时候GC才会回收弱引用对象cacheRef，既然弱引用关联对象的存活周期和强引用差不多，那直接用强引用好了，干嘛费用弄出个弱引用呢？其实弱引用存在必然有他的应用场景。

WeakHashMap中的Entry的设计就用了WeakReference

/**
     * The entries in this hash table extend WeakReference, using its main ref
     * field as the key.
     */
    private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> {
        V value;
        final int hash;
        Entry<K,V> next;

ThreadLocal中的内部类ThreadLocalMap的Entry数组也是使用了WeakReference

  /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

设计 WeakHashMap类是为了解决一个有趣的问题。如果有一个值，对应的键已经不再 使用了， 将会出现什么情况呢？ 假定对某个键的最后一次引用已经消亡，不再有任何途径引 用这个值的对象了。但是，由于在程序中的任何部分没有再出现这个键，所以，这个键 / 值 对无法从映射中删除。为什么垃圾回收器不能够删除它呢？ 难道删除无用的对象不是垃圾回 收器的工作吗？

遗憾的是，事情没有这样简单。垃圾回收器跟踪活动的对象。只要映射对象是活动的， 其中的所有桶也是活动的， 它们不能被回收。因此，需要由程序负责从长期存活的映射表中 删除那些无用的值。 或者使用 WeakHashMap完成这件事情。当对键的唯一引用来自散列条
目时， 这一数据结构将与垃圾回收器协同工作一起删除键 / 值对。

下面是这种机制的内部运行情况。WeakHashMap 使用弱引用（weak references) 保存键。 WeakReference 对象将引用保存到另外一个对象中，在这里，就是散列键。对于这种类型的 对象，垃圾回收器用一种特有的方式进行处理。通常，如果垃圾回收器发现某个特定的对象 已经没有他人引用了，就将其回收。然而， 如果某个对象只能由 WeakReference 引用， 垃圾 回收器仍然回收它，但要将引用这个对象的弱引用放人队列中。WeakHashMap将周期性地检 查队列， 以便找出新添加的弱引用。一个弱引用进人队列意味着这个键不再被他人使用， 并 且已经被收集起来。于是， WeakHashMap将删除对应的条目。

虚引用 PhantomReference

一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来获取一个对象的实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。虚引用和弱引用对关联对象的回收都不会产生影响，如果只有虚引用活着弱引用关联着对象，那么这个对象就会被回收。它们的不同之处在于弱引用的get方法，虚引用的get方法始终返回null,弱引用可以使用ReferenceQueue,虚引用必须配合ReferenceQueue使用。

jdk中直接内存的回收就用到虚引用，由于jvm自动内存管理的范围是堆内存，而直接内存是在堆内存之外（其实是内存映射文件，自行去理解虚拟内存空间的相关概念），所以直接内存的分配和回收都是有Unsafe类去操作，java在申请一块直接内存之后，会在堆内存分配一个对象保存这个堆外内存的引用，这个对象被垃圾收集器管理，一旦这个对象被回收，相应的用户线程会收到通知并对直接内存进行清理工作。

“软引用和弱引用差别不大，JVM都是先把SoftReference和WeakReference中的referent字段值设置成null，之后加入到引用队列；而虚引用则不同，如果某个堆中的对象，只有虚引用，那么JVM会将PhantomReference加入到引用队列中，JVM不会自动将referent字段值设置成null”。这段总结写的比较仓促，也没有给出实际的例子加以佐证。本文主要是重申下这几种引用的差别，并给出实际的例子，让读者清楚的感受到它们的差别。

软引用和弱引用差别不大，JVM都是先将其referent字段设置成null，之后将软引用或弱引用，加入到关联的引用队列中。我们可以认为JVM先回收堆对象占用的内存，然后才将软引用或弱引用加入到引用队列。

而虚引用则不同，JVM不会自动将虚引用的referent字段设置成null，而是先保留堆对象的内存空间，直接将PhantomReference加入到关联的引用队列，也就是说如果我们不手动调用PhantomReference.clear()，虚引用指向的堆对象内存是不会被释放的。这就意味着使用不当，会变成强引用的效果，导致OOM

虚引用的作用

虚引用的作用在于跟踪垃圾回收过程，在对象被收集器回收时收到一个系统通知。 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，就会在垃圾回收后，将这个虚引用加入引用队列，在其关联的虚引用出队前，不会彻底销毁该对象。 所以可以通过检查引用队列中是否有相应的虚引用来判断对象是否已经被回收了。

如果一个对象没有强引用和软引用，对于垃圾回收器而言便是可以被清除的，在清除之前，会调用其finalize方法，如果一个对象已经被调用过finalize方法但是还没有被释放，它就变成了一个虚可达对象。

与软引用和弱引用不同，显式使用虚引用可以阻止对象被清除，只有在程序中显式或者隐式移除这个虚引用时，这个已经执行过finalize方法的对象才会被清除。想要显式的移除虚引用的话，只需要将其从引用队列中取出然后扔掉（置为null）即可。

使用虚引用的目的就是为了得知对象被GC的时机，所以可以利用虚引用来进行销毁前的一些操作，比如说资源释放等。这个虚引用对于对象而言完全是无感知的，有没有完全一样，但是对于虚引用的使用者而言，就像是待观察的对象的把脉线，可以通过它来观察对象是否已经被回收，从而进行相应的处理。

事实上，虚引用有一个很重要的用途就是用来做堆外内存的释放，DirectByteBuffer就是通过虚引用来实现堆外内存的释放的。

参考：

软引用、弱引用、虚引用-他们的特点及应用场景

java中虚引用PhantomReference与弱引用WeakReference（软引用SoftReference）的差别

你不可不知的Java引用类型之——虚引用

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