Java四种引用类型

摘要：四种引用类型在中，类型就分为两种，基本类型和引用类型或自定义类型。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。一般用法是程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。

在java中，类型就分为两种，基本类型和引用类型或自定义类型。

引用类型又分为四种：

强引用 StrongReference

软引用 SoftReference

若引用 WeakReference

虚引用 PhantomReference

划分这些类型的目的是：是为了更灵活的管理对象的生命周期，让垃圾器在最合适的时间适合回收对象，常见使用的场景是在缓存的实现，比如elasticsearch在载入数据到缓存时，可以选择SoftReference作为缓存的生命周期，在对象池组件common-pool中也利用到SoftReference管理对象池的对象生命周期。虽然，我们在实际业务中很少有用到这些知识，但是很有必要了解到这些，去帮助我们去做些程序性能优化。

强引用就是直接引用对象比如下面这样，我们在编写程序时，用到的大多都是强引用

StringBuffer b1 = new StringBuffer("hello world");

强引用对象，当垃圾回收进行时，不会被回收，及时通过b1 = null;释放引用，在资源充足时，也不会被垃圾回收立刻回收。如果内存吃紧，Java虚拟机会抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

SoftReference softReference = new SoftReference(new StringBuffer("hello world"));
System.gc();
System.out.print(softReference.get()); // 只有当内存吃紧时，发生gc后，会报Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException，

软引用的生命周期会比强引用弱点，在内存空间足够时，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
它也经常和ReferenceQueue配合使用，如果gc在回收掉引用对象后，会把保存引用对象的softReference送入队列，这时可以通过下面这行代码判断是否被回收。

// 创建softReference并提供给注册队列
ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
SoftReference softReference = new SoftReference(new StringBuffer("hello world"),referenceQueue);

// 判断入队列来判断是否被回收，或直接判断softReference.get() == null
softReference.get() == null || softReference.enqueue()   

另外也可以手动清除这些保存引用对象的reference对象

Reference ref;
while ((ref = referenceQueue.poll()) != null) {
    // poll出即清除，也不必手动清除，等待gc清除
}

使用案列：common-pool2的SoftReferenceObjectPool，用于实现一种可以随着需要而增长的池对象管理，当gc时可以清除空闲的实例。

下面是common-pool2的部分代码，具体可以参照其里面的SoftReferenceObjectPool类

@Override
public synchronized void addObject() throws Exception {
    assertOpen();
    if (factory == null) {
        throw new IllegalStateException(
                "Cannot add objects without a factory.");
    }
    T obj = factory.makeObject().getObject();
    createCount++;
    // Create and register with the queue
    PooledSoftReference ref = new PooledSoftReference(
            new SoftReference(obj, refQueue));
    allReferences.add(ref);
    boolean success = true;
    if (!factory.validateObject(ref)) {
        success = false;
    } else {
        factory.passivateObject(ref);
    }
    boolean shouldDestroy = !success;
    if (success) {
        idleReferences.add(ref);
        notifyAll(); // numActive has changed
    }
    if (shouldDestroy) {
        try {
            destroy(ref);
        } catch (Exception e) {
            // ignored
        }
    }
    
    @Override
    public synchronized void returnObject(T obj) throws Exception {
        boolean success = !isClosed();
        final PooledSoftReference ref = findReference(obj);
        if (ref == null) {
            throw new IllegalStateException(
                "Returned object not currently part of this pool");
        }
        if (factory != null) {
            if (!factory.validateObject(ref)) {
                success = false;
            } else {
                try {
                    factory.passivateObject(ref);
                } catch (Exception e) {
                    success = false;
                }
            }
        }
        boolean shouldDestroy = !success;
        numActive--;
        if (success) {
            // Deallocate and add to the idle instance pool
            ref.deallocate();
            idleReferences.add(ref);
        }
        notifyAll(); // numActive has changed
        if (shouldDestroy && factory != null) {
            try {
                destroy(ref);
            } catch (Exception e) {
                // ignored
            }
        }
    }

WeakReference weakReference = new WeakReference(new StringBuffer("hello world"));
WeakReference weakReference2 = new WeakReference(new StringBuffer("hello world"));
System.out.print(weakReference.get()); //  hello world
StringBuffer buffer = weakReference2.get();
System.gc();
System.out.print(weakReference.get()); // Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
System.out.print(weakReference2.get()); //  hello world

弱引用会在发生gc时，没有对象在去引用时会被立刻被回收，不管内存是否充裕。

使用案列：WeakHashMap

ReferenceQueue stringBufferReferenceQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(new StringBuffer("hello world"), stringBufferReferenceQueue);
System.out.print(phantomReference.get());Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

虚引用，不顾是否被垃圾回收，都不可以拿到真正的引用对象。一般用法是
程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

具体Demo代码请参照：ReferenceDemo