【小家java】引用型別（強引用、軟引用、弱引用、虛引用）
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1、概述
本文不論述java中值傳遞和引用傳遞之間的問題（有需求的可移步理解java中值傳遞和引用傳遞），而重點討論Java中提供了4個級別的引用：強應用、軟引用、弱引用和虛引用。這四個引用定義在java.lang.ref的包下。講述這個話題的原因，也是我第一次在集合框架裡看到WeakHashMap而被帶進來，閒話不多說，直接進入主題~
2、栗子
強引用（ Final Reference）：只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收（JVM寧願丟擲OOM異常也不回收強引用所指向的對）被引用的物件。但是，強引用可能會造成可能導致記憶體洩露哦，這個在後續文章中會有說明
貼出JDK對強引用的原始碼：
class FinalReference<T> extends Reference<T> {
public FinalReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
super(referent, q);
}
}
從類定義中可以看出，只有一個建構函式。重點是：它是非public的類哦，因此我們並不能在外部呼叫此建構函式來create一個強引用呢。這得益於JVM的設計，各位看官可以想想為什麼呢？
軟引用（Soft Reference)：是用來描述一些還有用但並非必須的物件。對於軟引用物件，如果記憶體充足gc不會管它，如果記憶體不夠了，它就不能倖免了。在 JDK 1.2 之後，提供了 SoftReference 類可以讓呼叫者建立一個軟引用。軟引用可用來實現記憶體敏感的快取記憶體
。軟引用可以和一個引用佇列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的物件被垃圾回收器回收，Java虛擬機器就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用佇列中。一旦SoftReference儲存了對一個Java物件的軟引用後，在垃圾執行緒對這個Java物件回收前，SoftReference類所提供的get()方法返回Java物件的強引用
先看一個最簡單的使用
public static void main(String[] args) {
Obj obj = new Obj(); //建立一個強引用
SoftReference<Obj> softRef = new 此時，對於這個Obj物件，有兩個引用路徑，一個是來自SoftReference物件的軟引用，一個來自變數softRef 的強引用，所以這個Obj物件是強可達的，所以softRef.get()永遠是有返回值的。此加如下程式碼：
...省略上面程式碼...
obj = null; //刪除掉強引用
這時，Obj物件就只剩下軟引用了，是軟可達的。這個時候如果用get()，返回值就有可能是null了，因此使用的時候要十分注意。但是Obj物件被回收後又出現問題：SoftReference成垃圾了，完全沒用了，這個時候建議處理掉，否則可能造成記憶體洩漏現象。所以ReferenceQueue佇列上場啦。
物件的記憶體回收的時候會經歷一個過程，從Active->Pending->Enqueued->Inactive。pending狀態就是等待著進入ReferenceQueue佇列的這樣一個狀態，說白了它目前還沒被回收，只是物件的引用(使用者程式碼中的引用)被移除了，pending儲存了這個引用，並且放進ReferenceQueue裡(更詳細的可諮詢JVM的物件回收流程)，so
public static void main(String[] args) {
//定義一個引用佇列
ReferenceQueue<Obj> queue = new ReferenceQueue<>();
//建立一個強引用
Obj obj = new Obj();
//建立一個軟引用，並且關聯上引用佇列
SoftReference<Obj> softRef = new SoftReference<>(obj, queue);
if ((softRef = (SoftReference<Obj>) queue.poll()) != null) {
//佇列裡存在 說明物件馬上就要被回收了 所以順勢也把軟引用物件幹掉
softRef = null; //可參考expungeStaleEntries方法
}
}
從上可以看出，咱們就可以監聽回收，然後doSomething了
弱引用（WeakReference）：弱引用和軟引用很像，當gc時，無論記憶體是否充足，都會回收被弱引用關聯的物件。它也可以和ReferenceQueue配合使用。如果弱引用所引用的物件被JVM回收，這個弱引用就會被加入到與之關聯的引用佇列中
虛引用（關注使用場景）
虛引用（PhantomReference）：虛引用和前面的軟引用、弱引用不同，它並不影響物件的生命週期（java物件的生命週期）。一個物件與虛引用關聯，則跟沒有引用與之關聯一樣，所以get()方法永遠返回null，在任何時候都可能被垃圾回收器回收。因此它必須和ReferenceQueue一起使用，否則沒有任何意義
3、使用場景
- 使用軟引用構建敏感資料的快取（如使用者的基本資訊）
- 使用弱引用構建非敏感資料的快取，如WeakHashMap 當一個鍵物件被垃圾回收器回收時，那麼相應的值物件的引用會從Map中刪除。WeakHashMap能夠節約儲存空間，可用來快取那些非必須存在的資料。
如果使用全域性Map，必然會造成很大程度上的記憶體洩漏。鑑於軟引用（弱引用）的特點，可以結合ReferenceQueue來實現快取記憶體了，這樣對記憶體也特別友好。下面介紹一個例項演示，讓同學們有個感官上的認識
public static void main(String[] args) {
Map<Object, Object> map = new HashMap<>();
//放置1000個1M大小的物件
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 8];
map.put(i, bytes);
}
//報錯：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
System.out.println("map.size->" + map.size());
}
上面使用了強引用型別，就直接報錯了，這是必然的OOM錯誤
Map<Object, Object> map = new HashMap<>();
for(int i = 0;i < 10000;i++) {
byte[] bytes = new byte[_1M];
WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(bytes, referenceQueue);
map.put(weakReference, i);
}
System.out.println("map.size->" + map.size());
這裡使用了weakReference物件，即當值不再被引用時，相應的資料被回收。另外使用一個守護執行緒不斷地從佇列中獲取被gc的資料
Thread thread = new Thread(() -> {
try {
int cnt = 0;
WeakReference<byte[]> k;
while((k = (WeakReference) referenceQueue.remove()) != null) {
System.out.println((cnt++) + "回收了:" + k);
}
} catch(InterruptedException e) {
//結束迴圈
}
});
thread.setDaemon(true);
thread.start();
結果如下：
9992回收了:java.lang.ref.WeakReference@1d13cd4
9993回收了:java.lang.ref.WeakReference@118b73a
9994回收了:java.lang.ref.WeakReference@1865933
9995回收了:java.lang.ref.WeakReference@ad82c
map.size->10000
在這次處理中，map並沒有因為不斷加入的1M物件而產生OOM異常，並且最終size=10000。不過其中的key(即weakReference)物件中的byte[]物件卻被回收了。即不斷new出來的1M陣列被gc掉了。
從列印的結果中，我們看到有9995個物件被gc回收了，意味著在map的key中，除了weakReference之外，沒有我們想要的業務物件(只存在引用物件，不存在真實物件了)。所以這個時候為了節約記憶體，其實是可以把entry一起移除掉的，這裡不做演示了，同學們可以自行試驗
4、最後
咱們最常用的肯定是強引用，但是java提供的另外幾種引用型別也是很有必要了解的，在特殊的場合也非常好用，特別是對於記憶體敏感的一些業務常用，可以極大的提高記憶體使用率提升效率，也可以提升jvm的能力
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