理解Java的四种引用类型
引入
从JDK1.2前，Java的引用只有可达和不可达的两种。为了更好的控制对象的声明周期，JDK1.2将引用分为的四种类型，由引用的由强到弱分别为强引用、软引用、弱引用、虚引用。
其中，我们最熟悉的要属强引用了，因为我们平时定义一个对象就是就会拿到该对象的强引用。
举一个简单的例子：Obj a = new Obj();，其中的a即为一个强引用。倘若该对象唯一的引用a被直接设置为null或是因为程序运行到代码块的结尾导致其生命周期结束，强引用失效，这个对象自然成为了垃圾，所占用的内存空间便会在GC时被回收。
当然，若一个对象具有强引用，GC便则永远不会回收它，即使因内存不足而抛出OutOfMemoryError错误，使程序终止。
其他的几种引用类型，均为Reference的子类，类间关系如下：
软引用、弱引用、虚引用的类图
下面我们详细看下这三种引用。
（注：以下示例程序需要Java8环境，以及TestNG、Commons-lang、Guava几个Jar的支持；另外Obj为一个静态内部类，定义很简单，为private static class Obj {}）
虚引用
我们先来看最弱的一种引用--虚引用（自认为一般编程时并不会用到这个）
若一个对象拥有虚引用，则在任何时候都可能被回收。虚引用必须和引用队列联合使用，当所引用的对象被回收，虚引用便被加入到引用队列。主要用来追踪垃圾回收过程。
测试代码如下：
@Test
void testPhantomReference() {
Obj a = new Obj();
ReferenceQueue<Obj> referenceQueue = new ReferenceQueue<>(); // 引用队列
PhantomReference<Obj> phantomReference = new PhantomReference<>(a, referenceQueue);
assertNull(phantomReference.get()); // 一定拿不到
assertNull(referenceQueue.poll());
a = null; // 失去强引用
// 给GC足够的时间
System.gc();
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(1, TimeUnit.SECONDS);
assertNotNull(referenceQueue.poll());
}
可以看出创建虚引用就相当于没有引用，看源码可以知道phantomReference.get()一定会返回null，所持有的对象被回收后，虚引用对象便被放入了引用队列。
弱引用
弱引用是和强引用相对的引用，类似守护线程，只剩下弱引用持有引用的时候，就会消失。
若一个对象拥有弱引用，则GC时无论内存空间是否足够，都会被回收。可以通过get获取其强引用，若其已被回收，则返回null。弱引用可以和一个引用队列一同使用，当所引用的对象被回收，弱引用便被加入到引用队列。
弱引用可以用来防止内存泄露的问题，一个很好的实践便是WeakHashMap，让我们先来看下吧，示例如下：
@Test
void testWeakHashMap() {
Obj a = new Obj();
Map<Obj, Obj> weakMap = new WeakHashMap<>();
weakMap.put(a, new Obj());
weakMap.forEach((k, v) -> System.out.printf("%s, %s\n", k, v));
a = null;
System.gc();
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(1, TimeUnit.SECONDS);
if (weakMap.isEmpty()) System.out.println("WeakMap is empty.");
else weakMap.forEach((k, v) -> System.out.printf("%s, %s\n", k, v));
}
运行程序可以看到，当我不需要某个对象的时候，WeakHashMap会自动帮我们清除相应的键值对，而不用我们手动去管理Map，这能很好的防止内存泄露。
一个弱引用的示例如下：
（PS：可能需要多试几次，System.gc()不一定会触发GC）
@Test
void testWeakReference() {
Obj a = new Obj();
ReferenceQueue<Obj> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
WeakReference<Obj> weakReference = new WeakReference<>(a, referenceQueue);
assertNotNull(weakReference.get());
assertNull(referenceQueue.poll());
a = null;
// 给GC足够的时间
System.gc();
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(1, TimeUnit.SECONDS);
assertNull(weakReference.get());
assertNotNull(referenceQueue.poll());
}
软引用
软引用是介于弱引用和强引用之间的一种引用，较弱引用来说，软引用所引用的对象在内存不够时才会被回收。
若一个对象只有软引用，则当空间不足的时候才会回收它，可以用来构建敏感数据的缓存。软引用可以和一个引用队列一同使用，当所引用的对象被回收，软引用便被加入到引用队列。
运行下面的示例程序来印证软引用的功能吧：
// 加入参数`-Xmx5m`，将堆内存设置小，用来触发OOM
@Test(expectedExceptions = OutOfMemoryError.class)
void testSoftReference() {
Obj a = new Obj();
ReferenceQueue<Obj> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
SoftReference<Obj> softReference = new SoftReference<>(a, referenceQueue);
System.out.println("softReference = " + softReference);
assertNotNull(softReference.get());
assertNull(referenceQueue.poll());
a = null;
// 给GC足够的时间
System.gc();
Uninterruptibles.sleepUninterruptibly(1, TimeUnit.SECONDS);
assertNotNull(softReference.get());
assertNull(referenceQueue.poll());
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
// 等待系统堆空间满了，自动触发GC
if (softReference.get() == null) {
System.out.println("softReference = " + softReference.get());
}
Reference<? extends Obj> reference = null;
if ((reference = referenceQueue.poll()) != null) {
System.out.println("referenceQueue.poll = " + reference);
}
list.add(RandomStringUtils.random(300000));
}
}
