老徐和阿珍的故事：Java的强引用、软引用、弱引用、虚引用，傻傻分不清楚

人物背景：

老徐，男，本名徐福贵，从事Java相关研发工作多年，职场老油条，摸鱼小能手，虽然岁数不大但长的比较着急，人称老徐。据说之前炒某币败光了所有家产，甚至现在还有欠债。

阿珍，女，本名陈家珍，刚刚入职不久的实习生，虽然是职场菜鸟但聪明好学。据说是学校的四大校花之一，追求她的人从旺角排到了铜锣湾，不过至今还单身。

阿珍：“老徐，你这茶杯了泡的什么？红红的。”
老徐：“这是枸杞呀。”
阿珍：“枸杞？你最近什么干多了，这么虚！”
老徐：“怎么可能？看我这身体，不弱的好吧！”
阿珍一脸坏笑地说：“那就是软了。”
老徐的老脸一红，辩解到：“我这是养养生，我很强的，好吧。”
看着老徐的窘态，阿珍笑出来声。老徐起身刚要走，阿珍一把拽住老徐，说：“跟你开玩笑呢，问你个正事，我一直分不清Java的强引用、软引用、弱引用、虚引用，给我讲讲呗。”
老徐立刻自信满满的坐下，说：“那你可问对人了，我对这方面颇有研究。这四种引用级别由高到低依次是：强引用、软引用、弱引用、虚引用。”

强引用（StrongReference）

强引用是Java中最常见的引用方式，99.99%用的都是强引用。我们创建了一个对象，并把它赋值给某一个变量，我们就可以通过这个变量操作实际的对象了，比如：

String name = "万猫学社";
System.out.println(name);

当一个对象被一个或者多个变量强引用时，它就是处于一个可达状态，不会被垃圾回收机制回收掉。即使在内存不够的情况下，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError异常，也不会回收这样的对象。

软引用（SoftReference）

软引用是通过SoftReference类进行实现的，当一个对象只有软引用的时候，Java虚拟机的垃圾回收机制运行后，当内存空间足够时，它就不会被回收掉；当内存空间不够时，它就会被回收掉。比如：

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5]);
System.out.println("垃圾回收前：" + softReference.get());

//建议Java虚拟机执行垃圾回收
System.gc();

System.out.println("内存足够时，垃圾回收后：" + softReference.get());

byte[][] bytes = new byte[10][];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    bytes[i] = new byte[1024 * 1024 * 1];
}

System.out.println("内存不足时，垃圾回收后：" + softReference.get());

在运行时加入-Xmx15M （设置Java堆的最大内存为15M）和-XX:+PrintGC（开启垃圾回收的日志打印）参数，我们就可以看到下面的结果：

垃圾回收前：[B@1de0aca6
[GC (System.gc())  9173K->6495K(15872K), 0.0033951 secs]
[Full GC (System.gc())  6495K->6434K(15872K), 0.0149312 secs]
内存足够时，垃圾回收后：[B@1de0aca6
[GC (Allocation Failure)  9588K->9570K(15872K), 0.0013485 secs]
[Full GC (Ergonomics)  9570K->9506K(15872K), 0.0032467 secs]
[Full GC (Ergonomics)  12659K->12549K(15872K), 0.0083257 secs]
[Full GC (Ergonomics)  13573K->13573K(15872K), 0.0043525 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  13573K->8435K(15872K), 0.0065695 secs]
内存不足时，垃圾回收后：null

可以看到，当内存空间足够时，软引用的对象不会被回收掉；当内存空间不够时，软引用的对象就会被回收掉。

弱引用（WeakReference）

弱引用是通过WeakReference类进行实现的，弱引用和软引用很类似，但是比软引用的级别更低。当一个对象只有弱引用的时候，Java虚拟机的垃圾回收机制运行后，无论内存是否足够，它都会被回收掉。比如：

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5]);
System.out.println("垃圾回收前：" + weakReference.get());

//建议Java虚拟机执行垃圾回收
System.gc();

System.out.println("内存足够时，垃圾回收后：" + weakReference.get());

同样的，在运行时加入-Xmx15M （设置Java堆的最大内存为15M）和-XX:+PrintGC（开启垃圾回收的日志打印）参数，我们就可以看到下面的结果：

垃圾回收前：[B@1de0aca6
[GC (System.gc())  9150K->6481K(15872K), 0.0015689 secs]
[Full GC (System.gc())  6481K->1317K(15872K), 0.0062846 secs]
内存足够时，垃圾回收后：null

可以看到，即使在内存足够的时候，弱引用的对象也会被回收掉。

虚引用（PhantomReference）

虚引用通过PhantomReference类进行实现的，虚引用完全类似于没有引用。如果一个对象只有一个虚引用，那么它就是和没有引用差不多。虚引用主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态，虚引用不能单独使用，必须和引用队列（ReferenceQueue）一起使用。我们不能通过虚引用获取到被引用的对象，只有在该对象被回收后，该对象的虚引用会被放到和虚引用关联的引用队列中，比如：

ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> phantomReference = new PhantomReference<>(new byte[1024 * 1024 * 5], referenceQueue);

System.out.println("垃圾回收前：" + phantomReference.get());

byte[][] bytes = new byte[10][];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    bytes[i] = new byte[1024 * 1024 * 1];
}

System.out.println("垃圾回收后：" + referenceQueue.poll());

同样的，在运行时加入-Xmx15M （设置Java堆的最大内存为15M）和-XX:+PrintGC（开启垃圾回收的日志打印）参数，我们就可以看到下面的结果：

垃圾回收前：null
[GC (Allocation Failure)  9068K->6517K(15872K), 0.0019272 secs]
[GC (Allocation Failure)  9713K->9621K(15872K), 0.0015966 secs]
[Full GC (Ergonomics)  9621K->9506K(15872K), 0.0092758 secs]
垃圾回收后：java.lang.ref.PhantomReference@1de0aca6

可以看到，不能通过虚引用获取到被引用的对象，在该对象被回收后，可以从引用队列中获取对应的虚引用。

老徐看着阿珍一脸懵逼的样子说：“小朋友，你是不是有很多问号？”“信息量有点大，我得慢慢消化消化。”阿珍回答到。老徐说：“没关系，我给你简单总结一下，很方便理解和记忆。”

总结

• 强引用：Java中最常见的引用方式，即使内存不足也不会被垃圾回收。
• 软引用：当内存不足时，垃圾回收机制运行后对象被回收。
• 弱引用：无论内存是否足够，垃圾回收机制运行后对象被回收。
• 虚引用：主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态，必须和引用队列一起使用。