前言
Java執(zhí)行GC判斷對(duì)象是否存活有兩種方式欺矫，其中一種是：引用計(jì)數(shù)展氓。
引用計(jì)數(shù)：Java堆中每一個(gè)對(duì)象都有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性带饱，引用每新增1次計(jì)數(shù)加1，引用每釋放1次計(jì)數(shù)減1教寂。
在JDK 1.2以前的版本中执庐，若一個(gè)對(duì)象不被任何變量引用，那么程序就無法再使用這個(gè)對(duì)象迂烁。也就是說，只有對(duì)象處于(reachable)可達(dá)狀態(tài)藏斩，程序才能使用它却盘。
從JDK 1.2版本開始，對(duì)象的引用被劃分為4種級(jí)別兆览，從而使程序能更加靈活地控制對(duì)象的生命周期塞关。這4種級(jí)別由高到低依次為：強(qiáng)引用帆赢、軟引用、弱引用和虛引用场航。
正文
1. 強(qiáng)引用(StrongReference)
強(qiáng)引用是使用最普遍的引用廉羔。如果一個(gè)對(duì)象具有強(qiáng)引用，那垃圾回收器絕不會(huì)回收它孩饼。如下：
Object strongReference =newObject();
當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)竹挡，Java虛擬機(jī)寧愿拋出OutOfMemoryError錯(cuò)誤揪罕，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)存不足的問題轩娶。如果強(qiáng)引用對(duì)象不使用時(shí)框往，需要弱化從而使GC能夠回收，如下：
strongReference =null;
顯式地設(shè)置strongReference對(duì)象為null许溅，或讓其超出對(duì)象的生命周期范圍，則gc認(rèn)為該對(duì)象不存在引用茬祷，這時(shí)就可以回收這個(gè)對(duì)象并蝗。具體什么時(shí)候收集這要取決于GC算法借卧。
public void test() {
? ? ? ? Object strongReference = new Object();
? ? ? ? // 省略其他操作
? ? }
在一個(gè)方法的內(nèi)部有一個(gè)強(qiáng)引用筛峭，這個(gè)引用保存在Java棧中，而真正的引用內(nèi)容(Object)保存在Java堆中镰吵。當(dāng)這個(gè)方法運(yùn)行完成后挂签，就會(huì)退出方法棧饵婆，則引用對(duì)象的引用數(shù)為0，這個(gè)對(duì)象會(huì)被回收草穆。
但是如果這個(gè)strongReference是全局變量時(shí)搓译，就需要在不用這個(gè)對(duì)象時(shí)賦值為null，因?yàn)?b>強(qiáng)引用不會(huì)被垃圾回收豌鸡。
ArrayList的Clear方法：
在ArrayList類中定義了一個(gè)elementData數(shù)組涯冠，在調(diào)用clear方法清空數(shù)組時(shí)怀樟，每個(gè)數(shù)組元素被賦值為null。不同于elementData=null械荷，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)行內(nèi)存的重新分配痹兜。使用如clear()方法內(nèi)存數(shù)組中存放的引用類型進(jìn)行內(nèi)存釋放特別適用颤诀，這樣就可以及時(shí)釋放內(nèi)存崖叫。
2. 軟引用(SoftReference)
如果一個(gè)對(duì)象只具有軟引用，則內(nèi)存空間充足時(shí)屈暗，垃圾回收器就不會(huì)回收它脂男；如果內(nèi)存空間不足了，就會(huì)回收這些對(duì)象的內(nèi)存弃甥。只要垃圾回收器沒有回收它淆攻，該對(duì)象就可以被程序使用掉缺。
軟引用可用來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存。
????// 強(qiáng)引用
? ? String strongReference = new String("abc");
? ? // 軟引用
? ? String str = new String("abc");
? ? SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(str);??
軟引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用艰毒。如果軟引用所引用對(duì)象被垃圾回收搜囱，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)列中蜀肘。
????ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
? ? String str = new String("abc");
? ? SoftReference<String> softReference = new SoftReference<>(str, referenceQueue);
? ? str = null;
? ? // Notify GC
? ? System.gc();
? ? System.out.println(softReference.get()); // abc
? ? Reference<? extends String> reference = referenceQueue.poll();
? ? System.out.println(reference); //null
注意：軟引用對(duì)象是在jvm內(nèi)存不夠的時(shí)候才會(huì)被回收扮宠，我們調(diào)用System.gc()方法只是起通知作用，JVM什么時(shí)候掃描回收對(duì)象是JVM自己的狀態(tài)決定的获雕。就算掃描到軟引用對(duì)象也不一定會(huì)回收它，只有內(nèi)存不夠的時(shí)候才會(huì)回收庵楷。
當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)楣颠，JVM首先將軟引用中的對(duì)象引用置為null，然后通知垃圾回收器進(jìn)行回收：
if(JVM內(nèi)存不足) {
? ? ? ? // 將軟引用中的對(duì)象引用置為null
? ? ? ? str = null;
? ? ? ? // 通知垃圾回收器進(jìn)行回收
? ? ? ? System.gc();
? ? }
也就是說弄贿，垃圾收集線程會(huì)在虛擬機(jī)拋出OutOfMemoryError之前回收軟引用對(duì)象挎春，而且虛擬機(jī)會(huì)盡可能優(yōu)先回收長(zhǎng)時(shí)間閑置不用的軟引用對(duì)象豆拨。對(duì)那些剛構(gòu)建的或剛使用過的"較新的"軟對(duì)象會(huì)被虛擬機(jī)盡可能保留能庆，這就是引入引用隊(duì)列ReferenceQueue的原因搁胆。
應(yīng)用場(chǎng)景：
瀏覽器的后退按鈕。按后退時(shí)攀例，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顾腊？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)容的回收梆惯，則按后退查看前面瀏覽過的頁(yè)面時(shí)垛吗，需要重新構(gòu)建烁登；
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)存溢出锨络。
這時(shí)候就可以使用軟引用，很好的解決了實(shí)際的問題：
????// 獲取瀏覽器對(duì)象進(jìn)行瀏覽
? ? Browser browser = new Browser();
? ? // 從后臺(tái)程序加載瀏覽頁(yè)面
? ? BrowserPage page = browser.getPage();
? ? // 將瀏覽完畢的頁(yè)面置為軟引用
? ? SoftReference softReference = new SoftReference(page);
? ? // 回退或者再次瀏覽此頁(yè)面時(shí)
? ? if(softReference.get() != null) {
? ? ? ? // 內(nèi)存充足寿谴，還沒有被回收器回收讶泰，直接獲取緩存
? ? ? ? page = softReference.get();
? ? } else {
? ? ? ? // 內(nèi)存不足拂到，軟引用的對(duì)象已經(jīng)回收
? ? ? ? page = browser.getPage();
? ? ? ? // 重新構(gòu)建軟引用
? ? ? ? softReference = new SoftReference(page);
? ? }
3. 弱引用(WeakReference)
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兄旬。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)象悯森，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否绪撵，都會(huì)回收它的內(nèi)存音诈。不過，由于垃圾回收器是一個(gè)優(yōu)先級(jí)很低的線程褥傍，因此不一定會(huì)很快發(fā)現(xiàn)那些只具有弱引用的對(duì)象喇聊。
????String str = new String("abc");
? ? WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
? ? str = null;
JVM首先將軟引用中的對(duì)象引用置為null誓篱，然后通知垃圾回收器進(jìn)行回收：
????str = null;
? ? System.gc();
注意：如果一個(gè)對(duì)象是偶爾(很少)的使用，并且希望在使用時(shí)隨時(shí)就能獲取到兄世，但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集啊研，那么你應(yīng)該用Weak Reference來記住此對(duì)象。
下面的代碼會(huì)讓一個(gè)弱引用再次變?yōu)橐粋€(gè)強(qiáng)引用：
????String str = new String("abc");
? ? WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
? ? // 弱引用轉(zhuǎn)強(qiáng)引用
? ? String strongReference = weakReference.get();
同樣富弦，弱引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列(ReferenceQueue)聯(lián)合使用氛驮，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)列中盏缤。
簡(jiǎn)單測(cè)試：
GCTarget.java
public class GCTarget {
? ? // 對(duì)象的ID
? ? public String id;
? ? // 占用內(nèi)存空間
? ? byte[] buffer = new byte[1024];
? ? public GCTarget(String id) {
? ? ? ? this.id = id;
? ? }
? ? protected void finalize() throws Throwable {
? ? ? ? // 執(zhí)行垃圾回收時(shí)打印顯示對(duì)象ID
? ? ? ? System.out.println("Finalizing GCTarget, id is : " + id);
? ? }
}
GCTargetWeakReference.java
public class GCTargetWeakReference extends WeakReference<GCTarget> {
? ? // 弱引用的ID
? ? public String id;
? ? public GCTargetWeakReference(GCTarget gcTarget,
? ? ? ? ? ? ? ReferenceQueue<? super GCTarget> queue) {
? ? ? ? super(gcTarget, queue);
? ? ? ? this.id = gcTarget.id;
? ? }
? ? protected void finalize() {
? ? ? ? System.out.println("Finalizing GCTargetWeakReference " + id);
? ? }
}
WeakReferenceTest.java
public class WeakReferenceTest { // 弱引用隊(duì)列?
private final static ReferenceQueue<GCTarget> REFERENCE_QUEUE =
????new ReferenceQueue<>();
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? LinkedList<GCTargetWeakReference> gcTargetList = new LinkedList<>();
? ? ? ? // 創(chuàng)建弱引用的對(duì)象，依次加入鏈表中
? ? ? ? for (int i = 0; i < 5; i++) {
? ? ? ? ? ? GCTarget gcTarget = new GCTarget(String.valueOf(i));
? ? ? ? ? ? GCTargetWeakReference weakReference =
????????????new GCTargetWeakReference(gcTarget,REFERENCE_QUEUE);
? ? ? ? ? ? gcTargetList.add(weakReference);
? ? ? ? ? ? System.out.println("Just created GCTargetWeakReference obj: " +
? ? ? ? ? ? ? ? gcTargetList.getLast());
? ? ? ? }
? ? ? ? // 通知GC進(jìn)行垃圾回收
? ? ? ? System.gc();
? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? // 休息幾分鐘潭流，等待上面的垃圾回收線程運(yùn)行完成
? ? ? ? ? ? Thread.sleep(6000);
? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? }
? ? ? ? // 檢查關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列是否為空
? ? ? ? Reference<? extends GCTarget> reference;
? ? ? ? while((reference = REFERENCE_QUEUE.poll()) != null) {
? ? ? ? ? ? if(reference instanceof GCTargetWeakReference) {
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println("In queue, id is: " +
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ((GCTargetWeakReference) (reference)).id);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
}
運(yùn)行WeakReferenceTest.java柜去，運(yùn)行結(jié)果如下：
可見WeakReference對(duì)象的生命周期基本由垃圾回收器決定嗓奢，一旦垃圾回收線程發(fā)現(xiàn)了弱引用對(duì)象，在下一次GC過程中就會(huì)對(duì)其進(jìn)行回收。
4. 虛引用(PhantomReference)
虛引用顧名思義豺谈，就是形同虛設(shè)贡这。與其他幾種引用都不同盖矫，虛引用并不會(huì)決定對(duì)象的生命周期。如果一個(gè)對(duì)象僅持有虛引用责掏，那么它就和沒有任何引用一樣湃望，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收痰驱。
應(yīng)用場(chǎng)景：
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)合使用瞳浦。當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)對(duì)象時(shí)担映，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會(huì)在回收對(duì)象的內(nèi)存之前叫潦，把這個(gè)虛引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中蝇完。
????String str = new String("abc");
? ? ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
? ? // 創(chuàng)建虛引用，要求必須與一個(gè)引用隊(duì)列關(guān)聯(lián)
? ? PhantomReference pr = new PhantomReference(str, queue);
程序可以通過判斷引用隊(duì)列中是否已經(jīng)加入了虛引用矗蕊，來了解被引用的對(duì)象是否將要進(jìn)行垃圾回收短蜕。如果程序發(fā)現(xiàn)某個(gè)虛引用已經(jīng)被加入到引用隊(duì)列，那么就可以在所引用的對(duì)象的內(nèi)存被回收之前采取必要的行動(dòng)拔妥。
總結(jié)
Java中4種引用的級(jí)別和強(qiáng)度由高到低依次為：強(qiáng)引用 -> 軟引用 -> 弱引用 -> 虛引用
當(dāng)垃圾回收器回收時(shí)，某些對(duì)象會(huì)被回收没龙，某些不會(huì)被回收铺厨。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)行回收硬纤。
通過表格來說明一下解滓，如下：
