原文出處： absfree（簡書作者）
本篇文章嘗試從What、Why、How這三個角度來探索Java中的弱引用，幫助大家理解Java中弱引用的定義、基本使用場景和使用方法。由於個人水平有限，敘述中難免存在不準確或是不清晰的地方，希望大家可以指出，謝謝大家：）
What——什麼是弱引用？
Java中的弱引用具體指的是java.lang.ref.WeakReference類，我們首先來看一下官方文件對它做的說明：
弱引用物件的存在不會阻止它所指向的物件被垃圾回收器回收。弱引用最常見的用途是實現規範對映(canonicalizing mappings，比如雜湊表）。 假設垃圾收集器在某個時間點決定一個物件是弱可達的(weakly reachable)（也就是說當前指向它的全都是弱引用），這時垃圾收集器會清除所有指向該物件的弱引用，然後把這個弱可達物件標記為可終結(finalizable)的，這樣它隨後就會被回收。與此同時或稍後，垃圾收集器會把那些剛清除的弱引用放入建立弱引用物件時所指定的引用佇列(Reference Queue)中。
實際上，Java中存在四種引用，它們由強到弱依次是：強引用、軟引用、弱引用、虛引用。下面我們簡單介紹下除弱引用外的其他三種引用：
- 強引用（Strong Reference）：通常我們通過new來建立一個新物件時返回的引用就是一個強引用，若一個物件通過一系列強引用可到達，它就是強可達的(strongly reachable)，那麼它就不被回收
- 軟引用（Soft Reference）：軟引用和弱引用的區別在於，若一個物件是弱引用可達，無論當前記憶體是否充足它都會被回收，而軟引用可達的物件在記憶體不充足時才會被回收，因此軟引用要比弱引用“強”一些
- 虛引用（Phantom Reference）：虛引用是Java中最弱的引用，那麼它弱到什麼程度呢？它是如此脆弱以至於我們通過虛引用甚至無法獲取到被引用的物件，虛引用存在的唯一作用就是當它指向的物件被回收後，虛引用本身會被加入到引用佇列中，用作記錄它指向的物件已被回收。
Why——為什麼使用弱引用？
考慮下面的場景：現在有一個Product類代表一種產品，這個類被設計為不可擴充套件的，而此時我們想要為每個產品增加一個編號。一種解決方案是使用HashMap<Product, Integer>。於是問題來了，如果我們已經不再需要一個Product物件存在於記憶體中（比如已經賣出了這件產品），假設指向它的引用為productA，我們這時會給productA賦值為null，然而這時productA過去指向的Product物件並不會被回收，因為它顯然還被HashMap引用著。所以這種情況下，我們想要真正的回收一個Product物件，僅僅把它的強引用賦值為null是不夠的，還要把相應的條目從HashMap中移除。顯然“從HashMap中移除不再需要的條目”這個工作我們不想自己完成，我們希望告訴垃圾收集器：在只有HashMap中的key在引用著Product物件的情況下，就可以回收相應Product物件了。顯然，根據前面弱引用的定義，使用弱引用能幫助我們達成這個目的。我們只需要用一個指向Product物件的弱引用物件來作為HashMap中的key就可以了。
這個場景有點勉強，不知道作者是怎麼想的，如果一個產品售罄，其他的商品還沒有呢？如果按照我下面的程式碼，全部都會失效，這就造成了資料丟失。
public class WarkRef {
private final static Map<String,WeakReference<Produce>> STORE_PRODUCE = new HashMap<String,WeakReference<Produce>>();
public static void addProduce(){
String produceId = "Produce_ID";
Produce p = null;
WeakReference<Produce> wp = null;
for(int i = 0;i < 1000;i++){
p = new Produce("name"+i);
wp = new WeakReference<Produce>(p);
STORE_PRODUCE.put(produceId+i,wp);
}
}
public static void main(String[] args) {
addProduce();
//System.gc(); 如果此處去掉註釋，則會報NullException
for(Map.Entry<String,WeakReference<Produce>> e : STORE_PRODUCE.entrySet()){
Produce p = e.getValue().get();
System.out.println(p.toString());
}
}
static class Produce{
//...
private String name;
public Produce(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Produce{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
}
複製程式碼將弱引用作為key，程式碼如下：
複製程式碼How——如何使用弱引用？
拿上面介紹的場景舉例，我們使用一個指向Product物件的弱引用物件來作為HashMap的key，只需這樣定義這個弱引用物件：
Product productA = new Product(...);
WeakReference<Product> weakProductA = new WeakReference<>(productA);
複製程式碼現在，若引用物件weakProductA就指向了Product物件productA。那麼我們怎麼通過weakProduct獲取它所指向的Product物件productA呢？很簡單，只需要下面這句程式碼：
Product product = weakProductA.get();
複製程式碼實際上，對於這種情況，Java類庫為我們提供了WeakHashMap類，使用和這個類，它的鍵自然就是弱引用物件，無需我們再手動包裝原始物件。這樣一來，當productA變為null時（表明它所引用的Product已經無需存在於記憶體中），這時指向這個Product物件的就是由弱引用物件weakProductA了，那麼顯然這時候相應的Product物件時弱可達的，所以指向它的弱引用會被清除，這個Product物件隨即會被回收，指向它的弱引用物件會進入引用佇列中。
引用佇列
下面我們來簡單地介紹下引用佇列的概念。實際上，WeakReference類有兩個建構函式：
//建立一個指向給定物件的弱引用
WeakReference(T referent)
//建立一個指向給定物件並且登記到給定引用佇列的弱引用
WeakReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q)
複製程式碼我們可以看到第二個構造方法中提供了一個ReferenceQueue型別的引數，通過提供這個引數，我們便把建立的弱引用物件註冊到了一個引用佇列上，這樣當它被垃圾回收器清除時，就會把它送入這個引用佇列中，我們便可以對這些被清除的弱引用物件進行統一管理。
參考資料