佔小狼 轉載請註明原創出處，謝謝！
背景
前段時間，看到群裡在討論Java中的各種引用，不禁的細想了下，發現自己對它們的瞭解僅僅停留在了表面，對它們的實現原理、回收機制，並不熟悉，心裡發毛。
大雪過後的魔都，顯得更冷了，但Java的大道，越挫越勇。
一個簡單的HashMap，相當於一個簡陋版的快取，如果不斷的往裡面新增資料，JVM遲早會發生OOM，那麼有何有效的避免這種OOM，今天一起溫故Java中的各種引用。
四種引用
在Java層面，一共有四種引用：強引用、軟引用、弱引用、虛引用，從名字也可以發現，這幾種引用的生命週期由強到弱。
這裡為什麼要說在Java層面呢，因為除了這四種引用，還有其它兩種。
只是這四種在程式碼中觸手可及，而其它兩個，幾乎碰不到。
強引用
強引用（Strong Reference）是使用最普遍的引用，99%的程式碼可能都是強引用，很多人平時接觸的也都是強引用相關的程式碼，比如下面這種：
Object o = new Object()
這種情況是普遍存在的，在寫中介軟體框架程式碼時，可能才需要其它引用。
如果一個物件，和GC Root有強引用的關係，當記憶體不足發生GC時，寧可丟擲OOM異常，終止程式，也不會回收這些物件。
相反，當一個物件，和GC Root沒有強引用關係時，可能會被回收（因為可能還有其它引用），如果沒有任何引用關係，GC之後，該物件就被回收了。
軟引用
軟引用（Soft Reference），主要用來描述一些不那麼重要的物件，它具有一個特性，會保證儘可能長時間的駐留在JVM中，只在GC多次之後實在不足記憶體才會被回收，這種特別適合用來實現快取。
Object reference = new MyObject();
System.out.println(reference);
Reference root = new SoftReference(reference);
reference = null; // MyObject物件只有軟引用
System.gc();
System.out.println(root.get());
複製程式碼強制GC之後，SoftReference所引用的物件並沒有被回收，那麼軟引用的物件到底在哪個時間點會被回收呢？感興趣的同學可以腦洞一下。
弱引用
弱引用（Weak Reference），相對於軟引用，它的生命週期更短，當發生GC時，如果掃描到一個物件只有弱引用，不管當前記憶體是否足夠，都會對它進行回收。
感覺說的有點幹，來段程式碼解解渴。
Object reference = new MyObject();
System.out.println(reference);
Reference root = new WeakReference(reference);
reference = null; // MyObject物件只有弱引用
System.gc();
System.out.println(root.get());
複製程式碼發生GC之後，root.get()返回了null，說明物件已經被回收。
在JDK的WeakHashMap中，很好的應用了弱引用，其中Entry繼承了WeakReference，如果一個entry物件，一旦沒有指向key的強引用，WeakHashMap在GC後會自動刪除相關的entry。
虛引用
虛引用（Phantom Reference），和之前兩種引用的最大不同是：它的get方法一直返回null。
很奇怪，一個返回null的引用有什麼用？
虛引用的使用場景很窄，在JDK中，目前只知道在申請堆外記憶體時有它的身影。
申請堆外記憶體時，在JVM堆中會建立一個對應的Cleaner物件，這個Cleaner類繼承了PhantomReference,當DirectByteBuffer物件被回收時，可以執行對應的Cleaner物件的clean方法，做一些後續工作，這裡是釋放之前申請的堆外記憶體。
由於虛引用的get方法無法拿到真實物件，所以當你不想讓真實物件被訪問時，可以選擇使用虛引用，它唯一能做的是在物件被GC時，收到通知，並執行一些後續工作。
看到有些文章說虛引用可以清理已經執行finalize方法，但是還沒被回收的物件，這簡直就是誤導人嘛，與finalize方法有關的引用是FinalReference，這個引用就是之前說的其它兩種中的一個。
實現原理
上述引用中，除了強引用，其它幾種都有對應的實現類，都繼承了Reference，所有的精華也都在這個類中。
Reference有幾個重要的引數，有些和GC密切相關：
1、referent: 就是所引用的物件，會被GC特別對待。
2、queue：RererenceQueue，看名字也知道它是一個Reference佇列，用來儲存Reference物件，當新建一個Reference時，可以選擇性的傳入第二個引數。
3、discovered：該物件被JVM使用，表示下一個要被處理的Reference物件（1.8的實現）
4、next：當Reference物件被放入RererenceQueue時，使用next變數形成連結串列結構。
5、pending：該物件會被JVM使用，當前被處理的Reference物件。
Reference中有一個重要的執行緒 Reference Handler，執行優先順序極高，啟動之後負責輪詢pending變數是否有資料，如果pending被JVM設定了一個值，就把它拿出來放到queue中，這裡有個例外，就是之前說的堆外記憶體申請時的Cleaner物件，只會執行它的clean方法，並不會放到queue中。
當Reference物件被放進queue之後，就可以使用一個執行緒，依次拿出來進行處理。
文字太乾，還是需要上程式碼：
final ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
Reference reference = queue.remove();
System.out.println(reference + "回收了");
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}).start();
Object o = new Object();
Reference root = new WeakReference(o, queue);
System.out.println(root);
o = null;
System.gc();
System.in.read();
複製程式碼上述程式碼中，先初始化了一個ReferenceQueue，隨後又初始化了一個執行緒，迴圈的從queue中撈資料，因為當一個軟引用、弱引用或虛引用的物件被GC回收時，這個引用會被放到對應的ReferenceQueue中，這裡會被拿出來進行列印，更多的是做一些清理工作。
執行上述程式碼的結果：
java.lang.ref.WeakReference@34374ed5
0.174: [Full GC (System) 0.175: [CMS: 0K->437K(12288K), 0.0146570 secs] 1231K->437K(19712K), [CMS Perm : 2692K->2690K(21248K)], 0.0147430 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
java.lang.ref.WeakReference@34374ed5 回收了
複製程式碼通過這種方式，有興趣的同學可以驗證一下其它引用。
總結
| 型別 | 生命週期 | 用途 |
|---|---|---|
| 軟引用 | 直到記憶體不足時 | 快取 |
| 弱引用 | 下次GC | 快取（WeakHashMap） |
| 虛引用 | 下次GC | 堆外記憶體管理 |