谈谈 Java 对象引用

这是我参与更文挑战的第29天，活动详情查看： 更文挑战

前言

在学习 Java 语言的时候，我们知道 Java 语言是强类型语言，它对每一种数据都定义了明确的具体数据类型，在内存中分配了不同大小的内存空间。其中基本类型共有 8 种，基本数据类型存储的是值，int 、char、float等，引用类型有 3 种，包括类（class）、接口（interface）和数组（array），引用类型存储的是地址。

所有的基本类型赋值都是按值传递，而引用类型是按引用传递。今天，我们就来谈谈 Java 的对象引用。

一、对象与引用

类比 c++ 中的指针指向某块内存空间，Java 则通过引用来完成对象地址的操作。我们通常在一定的内存空间（栈空间）来保存这种引用类型，再用堆空间中保存引用的对象，如下图：

a 和 b 是不同的引用，引用了不同的对象 ”hello“ 和 ”hello world“ 。

我们也可以改变引用指向的对象，同时，一个对象也支持多个引用。

二、四种引用

为什么 java 中会有四种引用类型？ 我们知道 JVM 的GC 机制它有引用计数法，如果某个对象被引用了，则不可回收，在 JDK1.2 之前，一个对象只有 ”已被引用“ 和 ”未被引用“ 的两种状态，在内存不够用的时候，如果能回收部分被引用的内存，就可以达到性能上的提升的需求。

Java 为引用类型专门定义了一个类叫做 Reference 。在JDK1.2 之后，把对象的引用分为四种状态，即强引用、软引用、弱引用 和虚引用。这样的方式，可以更加灵活地控制对象的生命周期。其继承关系如图：

这非常好的比喻概括了这四种引用的关系，借鉴一下：

1、强引用就像大老婆，关系很稳固。

2、软引用就像二老婆，随时有失宠的可能，但也有扶正的可能。

3、弱引用就像情人，关系不稳定，可能跟别人跑了。

4、虚引用就是梦中情人，只在梦里出现过。

​ — 来自《Java 核心技术36 讲》海怪哥哥 的留言

2.1 强引用 Strong Reference

Java 中的 强引用是指 能够通过 GC root 对象直接找到的对象，那么这个对象无论内存是否足够，都不会被回收。

强引用在程序代码中普遍存在，即时内存不足，JVM 宁愿抛出 OutOfMemory 错误也不会回收对象，比如下面这段：

String a="hello world";
Object o =new Object();
复制代码

不过，如果超出局部变量的作用范围，或者将强引用赋值为null，或调用clear（）方法，那么就可以完成对象回收。

2.2 软引用 Soft Reference

软引用的意思是只有在内存不足的情况下，被引用的对象才会被回收。

注意，是内存不足才回收，内存充足的时候不会回收。软引用通常用来实现内存敏感的缓存，例如加载文章的时候，如果还有多余内存，就把图片加载出来，如果内存紧张，就不加载图片的缓存。

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference<String> str = new SoftReference<String>("hello world");
        System.out.println(str.get());
        System.gc();
        System.out.println(str.get());
    }
}
复制代码

2.3 弱引用 weak Reference

弱引用的等级更低，无论内存死否足够，只要开启进行垃圾回收的时候，被弱引用的对象都会被回收

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        WeakReference<String> str = new WeakReference<>(new String("hello world"));
        System.out.println(str.get());
        System.gc();
        System.out.println(str.get());
    }
}
复制代码

输出结果：

hello world
null
复制代码

2.4 虚引用 Phantom Reference

虚引用是最弱的一种引用，它随时可能被回收，且我们不能通过它访问引用对象，

通常，为一个对象设置虚引用的唯一目的就在于跟踪垃圾回收过程，例如，如果这个对象被回收时候能够收到一个系统的通知。

查看该类的源码，发现它只有一个构造函数和一个get() 方法，而且它的get（）方法仅仅是返回一个null 。

public class PhantomReference<T> extends Reference<T> {

   
    public T get() {
        return null;
    }

    public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
        super(referent, q);
    }

复制代码

虚引用还必须和 引用队列（ReferenceQueue）联合使用，当GC开始回收对象的时候，判断到该对象仅存在虚引用，就会在回收对象前，把这个虚引用加入到关联的引用队列中。因此，我们就可以在引用队列中查看某个引用是否在队列中存在，然后就可以得出该对象被垃圾回收了，发出一个系统通知。

总结：

参考资料：

• 《Java 核心技术 36 讲》