手把手教你通过Java代码体验强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别

强引用、软引用、弱引用、虚引用这些东西，如果你们平时只写 CRUD 的话，就可能遇不到。今天抽个时间，我给大家讲一讲它们之间的区别与联系。

先说一下它们的概念吧。

强引用（StrongReference）：强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也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。
软引用（SoftReference）：如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，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。软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
弱引用（WeakReference）：弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
虚引用（PhantomReference）：“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。

4 种引用的级别由高到低依次为：强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用。

接着我们先来看 demo，然后再来总结吧。

准备工作先做好，先创建一个 XttblogReference 类。并重写 finalize 方法。

public class XttblogReference{
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("now time : " + System.currentTimeMillis() + " is gc");
    }
}

然后再创建一个大量消耗内存的类 ReferenceTest。

public class ReferenceTest {
    // 消耗大量内存
    public static void drainMemory() {
        String[] array = new String[1024 * 10];
        for(int i = 0; i < 1024 * 10; i++) {
            for(int j = 'a'; j <= 'z'; j++) {
                array[i] += (char)j;
            }
        }
    }
}

然后，我们先什么也不做。运行下面的代码。

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null，清除对象
        xttblogReference = null;
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行完成后，控制台直接打印“我运行完了。。。”。XttblogReference 中重写的 finalize 方法并没有执行。这说明没有进行回收。结果结果如下：

然后，我们在看第二种情况，显式调用垃圾回收 gc。

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null，清除对象
        xttblogReference = null;
        System.gc();
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行结果截图如下：

这说明，当我们调用了 System.gc() 后，JVM 进行了垃圾回收，XttblogReference 的 finalize() 方法被执行了。

再来看第三种情况，我们不直接调用 System.gc() 了，我们多次调用 ReferenceTest.drainMemory()。代码如下：

public class XttblogTest {
    public static void main(String[] args) {
        XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
        //手动设置为null，清除对象
        xttblogReference = null;
        //System.gc();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        ReferenceTest.drainMemory();
        System.out.println("我运行完了。。。");
    }
}

运行结果截图如下：

这说明，我们虽然没有显式调用垃圾回收方法 System.gc()，但是由于运行了耗费大量内存的方法，触发 JVM 进行垃圾回收。

以上 3 种情况说明：JVM 的垃圾回收机制，在内存充足的情况下，除非你显式调用 System.gc()，否则它不会进行垃圾回收；在内存不足的情况下，垃圾回收将自动运行。

接着我们来看一种强引用现象。代码如下：

public static void main(String[] args) {
    XttblogReference xttblogReference = new XttblogReference();
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

直接运行后，效果截图如下：

这说明，即使显式调用了垃圾回收 System.gc()，但是用于 XttblogReference 是强引用，XttblogReference 没有被回收。

接下来，我们再来看看软引用的情况。代码如下：

public static void main(String[] args) {
    SoftReference ref = new SoftReference(new XttblogReference());
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    ReferenceTest.drainMemory();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果显示，没有执行 XttblogReference 中的 finalize 方法。

这说明，在内存不足时，软引用被终止。当软引用被禁止时，上面的代码等价于下面的伪代码：

XttblogReference xref = new XttblogReference();
// 由JVM决定运行
if(JVM.内存不足()) {
    xref = null;
    System.gc();
}

我们在来看看弱引用的情况。代码如下：

public static void main(String[] args) {
    WeakReference ref = new WeakReference(new XttblogReference());
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果截图如下：

这说明，在 JVM 垃圾回收运行时，弱引用被终止。上面的代码等价于下面的伪代码：

XttblogReference xref = new XttblogReference();
// 由JVM决定运行
if(JVM.内存不足()) {
    xref = null;
    System.gc();
}

最后，我们在来看假象引用，也就是虚引用。代码如下：

public static void main(String[] args) {
    ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
    PhantomReference ref = new PhantomReference(new XttblogReference(), queue);
    System.out.println(ref.get());
    System.gc();
    System.out.println("我运行完了。。。");
}

运行结果如下所示：

这说明，假象引用，虚引用，在实例化后，就被终止了。上面的代码等价于下面的代码：

XttblogReference xttblog = new XttblogReference();
xttblog = null;

最后用一张表格总结一下它们之间的区别。

现在，如果我问你 Java 中如何有效地避免 OOM，你知道怎么做了吗？注意这很可能就是一道面试题哦！

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