关于Java的四种引用
参考：https://github.com/SuperProjectGit/super-repository/wiki/Java-%E5%BC%95%E7%94%A8
提供四引用的目的：
- 可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期
- 有利于JVM进行垃圾回收
1.强引用
创建一个对象并把这个对象赋给一个引用变量。强引用有引用变量指向时永远不会被垃圾回收，JVM宁愿跑出OutOfMemory错误也不会回收这中对象。
public class Main{
public static void main (String[] args){ new Main.fun1(); }
public void fun1(){ Object object =new Object(); Object[] object=new Object[1000]; }
}
当运行到Object[] objArr= new Object[1000]；这句时，如果内存不足，JVM会抛出OOM错误，但是不会回收object指向的对象。需要注意：当fun1运行完之后，object和objArr都已经不存在了，所以它们指向的对象都会被JVM回收。如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显示地将引用赋值为null，如此，JVM会在合适的时候回收该对象。
2.软引用（SoftReference）
如果对象具有软引用，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。软引用可以用来实现内存敏感的高速缓存，如网页缓存、图片缓存等。使用软引用可以防止内存泄露，增强程序的健壮性。
SoftReference的特点是它的一个实例保存一个对Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收==》一旦SoftReference保存了一个对Java对象的软引用后，在垃圾线程对该Java对象回收前，SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。另外，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get()方法将返回null。
MyObject aRef=new MyObject();
SoftReference aSoftRef=new SoftReference(aRef);
此时，对于这个MyObject对象，有两个引用路径，一个是来自SoftReference对象的软引用，一个是来自aReference的强引用，所以这个MyObject对象是强可及对象。随即，我们可以结束aReference对这个MyObject实例的强引用：
aRef=null；
此后，这个MyObject对象成为了软引用对象。如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集，并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。
Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及和其他一般Java对象进行了区别对待：软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的==》垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软可及对象，而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象，对那些刚刚构建的或刚刚使用过的“新”软可及对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前，我们可以通过：
MyObject anotherRef=（MyObject）aSoftRef.get();
重新获得该实例的强引用。而回收之后，调用get()方法就只能得到null了。
使用ReferenceQueue清除失去了软引用对象的SoftReference：
作为一个Java对象，SoftReference对象除了具有保存软引用特殊性之外，也具有Java对象的一般性==》当软可及对象被回收之后，虽然这个SoftReference对象的get()方法返回null，但这个SoftReference对象已经不在具有存在的价值，需要一个适当的清除机制，避免大量SoftReference对象带来的内存泄露。在java.lang.ref包中提供ReferenceQueue。如果在创建SoftReference对象的时候，使用了一个ReferenceQueue对象作为参数提供给SoftReference的构造方法，如：
ReferenceQueue queue=new ReferenceQueue();
SoftReference ref=new SoftReference(aMyObject,queue);
那么当这个SoftReference所软引用的aMyObject被垃圾收集器回收的同时，ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue==》ReferenceQueue中保存的对象是Reference对象，而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。另外从ReferenceQueue这个名字知，它是一个队列，当我们调用它的poll（）方法的时候，如果这个队列不是空队列，那么将返回队列前面的那个Reference对象。
在任何时候，我们都可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。如果对列为空，将返回一个null，否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。利用这些方法，我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象已经被回收。如实我们可以把这些失去所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。常用的方式如下：
SoftReference ref =null;
whill((ref=(EmployeeRef) q.poll())!=null){
//清除ref
}
3.弱引用（WeakReference）
弱引用描述非必需对象，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。下面是使用示例：
public class test{
public static void main(String[] args){
WeakReference<People> reference=new WeakReference<People>(new People("zhangsan",20));
System.out.println(reference.get());
System.gc();//通知GVM回收资源
System.out.println(reference.get());
}
}
class People {
public String name;
public int age;
public People(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "[name:" + name + ",age:" + age + "]";
}
}
输出结果：
[name:zhangsan,age:20]
null
第二个输出结果是null，这说明只要JVM进行垃圾回收，被弱引用关联的对象必定会被回收掉。
注意：这里说的被弱引用关联的对象是指只有弱引用与之关联，如果存在强引用同时与之关联，则进行垃圾回收时也不会回收该对象（软引用如是）。如：
public class test {
public static void main(String[] args) {
People people=new People("zhouqian",20);
WeakReference<People>reference=new WeakReference<People>(people);//关联强引用
System.out.println(reference.get());
System.gc();
System.out.println(reference.get());
}
}
输出结果：
[name:zhouqian,age:20]
[name:zhouqian,age:20]
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JVM回收，这个弱引用就会被加入到与之关联的引用队列中。
4.虚引用（PhantomReference）
虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它不影响对象的声明周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
注意：虚引用必须和引用队列关联使用，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，就会把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。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。
public class test {
public static void main(String[] args) {
ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();
PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);
System.out.println(pr.get());
}
}
运行结果：
null
5.软引用和弱引用
对于强引用，我们平时在编写代码时经常用到。其他三种引用，使用的最多的是软引用和弱引用。共同：用来描述非必需对象。不同：软引用关联的对象只有内存不足时才会被回收；弱引用关联的对象在JVM进行垃圾回收时总会被回收。
SoftReference类中，有三个方法：两个构造方法+一个get方法（类似WeakReference）。get方法用来获取与软引用关联的对象的引用，如果该对象被回收了，则返回null。在使用软引用和弱引用的时候，我们可以显示对地通过System.gc()来通知JVM进行垃圾回收。注意：虽然发出了通知，但JVM不一定执行==》这句是无法确保此时JVM一定会进行垃圾回收的。
如何利用软引用和弱引用解决OOM问题
例：假如2有一个应用需要读取大量的本地图片，如果每场读取图片都从硬盘读取，则会严重影响性能，当如果全部都加载到内存中，又有可能造成内存溢出，此时使用软引用可以解决这个问题。
设计思路：用一个HashMap来保存图片的路径and相应图片对象关联的软引用之间的映射关系，在内存不足时，JVM会自动回收这些缓存图片对象所占用的空间，从而有效地避免了OOM的问题。在Android开发中对于大量图片下载会经常用到。
5.1 使用软引用构建敏感数据的缓存
5.1.1 为什么需要使用软引用
雇员信息查询系统的实例：使用一个Java语言实现的雇员信息查询系统查询存储在磁盘文件或者数据库中的雇员人事档案信息。作为一个用户，完全有可能需要回头查看几分钟甚至几秒钟前查看过的雇员档案信息（浏览web页面的时候也经常会使用“后退”按钮）。这时通常会有两种程序实现方式：
1：把过去查看过的雇员信息保存在内存中，每一个存储了雇员档案信息的Java对象的生命周期贯穿整个应用程序始终；
2：当用户开始查看其他雇员的档案信息的时候，把存储了当前所查看的雇员档案信息的Java对象结束引用，是的垃圾收集线程可以回收所占用的内存空间，当用户再次需要游览该雇员的档案信息的时候，重新构建该雇员的信息。
显然，方法一将造成大量的内存浪费，方法二的缺陷在于及时垃圾收集线程还没有进行垃圾收集，包含雇员档案信息的对象忍让完好地保存在内存中，应用程序也要重新构造一个对象。访问磁盘文件、访问网络资源、查询数据库等操作都是影响应用程序执行性能的重要因素，如果能重新获取那些尚未被回收的Java对象的引用，必将减少不必要的访问，提高程序的运行速度。
5.1.2 若果使用软引用
SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收==》一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，SoftrReference类所提供的get（）方法返回Java对象的强引用。此外，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get（）方法将返回null。
MyObject aRef = new MyObject();
SoftReference aSoftRef= new SoftReference(aRef);
此时，对于这个MyObject对象，有两个引用路径，一个是来自SoftReference对象的软引用，一个来自变量aReference的强引用，所以这个MyObject对象是强可及对象。随机，结束aReference对曾MyObject实例的强引用：
aRef=null;
此时，这个MyObject对象成为了软可及对象。如果垃圾收集线程进行内存垃圾收集，并不会因为有一个SoftReference对该对象的引用而始终保留该对象。Java虚拟机的垃圾收集线程对软可及对象和其他一般Java对象进行了区别：软可及对象的清理是由垃圾收集线程根据其特定算法按照内存需求决定的==》垃圾收集线程会在虚拟机跑出OOM之前回收软可及对象，且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软可及对象，对那些刚刚构建的or刚刚使用过的“新”软可及对象会被虚拟机尽可能保留。在回收这些对象之前，可通过：
MYObject anotherRef=(MyObject)aSoftRef.get();
重新获得对该实例的强引用。而回收之后，调用get（）方法就只能得到null。
5.1.3 使用ReferenceQuene清除失去了软引用对象的SoftReference
作为一个Java对象，SoftReference对象除了具有保存软引用的特殊性之外，也具有Java对象的一般性。随意当软可及对象被回收之后，虽然这个SoftReference对象的get（）方法但会null，但这个SoftReference对象已经不再具有存在的价值，需要一个适当的清除机制，避免大量SoftReference对象带来的内存泄漏。在java.lang.ref包里还提供ReferenceQueue。如果在创建SoftReference对象向的时候，使用了一个ReferenceQueue对象作为参数提供给SoftReference的构造方法，如：
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
SoftReference ref = new SoftReference(aMyObject,queue);
当这个SoftReference所软引用的aMyOhject被垃圾收集器回收的同时，ref所强引用的SoftReference对象被列入ReferenceQueue。也就是说，ReferenceQueue中保存的对象氏Reference对象，而且是已经失去了它所软引用的对象的Reference对象。另外从ReferenceQueue这个名字也可以看出，它是一个队列，当我们调用它的poll()方法的时候，如果这个队列中不是空队列，那么将返回队列前面的那个Reference对象。
任何时候，我们都可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的非强可及对象被回收。如果队列为空，将返回一个null，否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。通过该方法，我们可以检查哪个SoftReference所软引用的对象的SoftReference对象清除掉。常用方式：
SoftReference ref = null;
while((ref=(EmployeeRef) q.poll()) != null){
//清除ref
}
5.1.4 通过软可及对象获取方法实现Java对象的高速缓存
利用Java2平台垃圾收集机制的特性以及前述的垃圾对象重获方法，我们通过一个雇员信息查询系统的小例子来说明如何构建一种高速缓存器来避免重复构建同一个对象带来的性能损失。我们将一个雇员的档案信息定义为一个Employee类：
public class Employee {
private String id;//标识
private String name;
private String department;
private String Phone;
private int salar;
private String origin;//雇员信息来源
private void getDataFromInfoCenter(){
//和数据库建立连接并查询该雇员的信息，将查询结果赋值
//给name，department，phone,salary等变量
//同时将origin赋值为"From DataBase"
}
public Employee(String id){
this.id=id ;
getDataFromInfoCenter();
}
}
由这个Employee类的构造方法==》如果每次需要查询一个雇员的信息，哪怕是几秒之前刚刚查询过的，都要重新构建一个实例，这是需要消耗很多时间。下面是一个对Employee对象进行缓存的缓存器的定义：
public class EmployeeCache {
static private EmployeeCache cache;//一个Cache实例
private Hashtable<String,EmployeeRef> employeeRefs;//用于Cache内容的存储
private ReferenceQueue<Employee> q;//垃圾Reference的队列
//集成SoftReference,使得每一个实例都具有可识别的标识
//且该标识与其在HashMap内的key相同
private class EmployeeRef extends SoftReference<Employee>{
private String _key="";
public EmployeeRef(Employee em, ReferenceQueue<Employee> q){
super(em,q);
_key=em.getId();
}
}
//构建一个缓存器实例
private EmployeeCache(){
employeeRefs=new Hashtable<String,EmployeeRef>();
q=new ReferenceQueue<Employee>();
}
//取得缓存器实例
public static EmployeeCache getInstance(){
if(cache==null){
cache =new EmployeeCache();
}
return cache;
}
//以软引用的方式对一个Employee对象的实例进行引用并保存该引用
private void cacheEmployee(Employee em){
cleanCache();//清除垃圾引用
EmployeeRef ref=new EmployeeRef(em,q);
employeeRefs.put(em.getId(),ref);
}
//依据所指定的ID号，重新获取相应Employee对象的实例
public Employee getEmployee(String Id){
Employee em=null;
//缓存中是否有该Employee实例的软引用，如果有，从软引用中取得
if(employeeRefs.contains(Id)){
EmployeeRef ref=(EmployeeRef)employeeRefs.get(Id);
em =(Employee) ref.get();
}
//如果没有软引用，或者从软引用中得到的实例是null,重新构建一个实例，
//并保存对这个新建实例的软引用
if(em==null){
em=new Employee(Id);
System.out.println("Retrieve From EmployeeInfoCenter.ID"+Id);
this.cacheEmployee(em);
}
return em;
}
//清除那些所软引用的Employee对象已经被回收的EmployeeRef对象
private void cleanCache(){
EmployeeRef ref=null;
while((ref=(EmployeeRef) q.poll())!=null){
employeeRefs.remove(ref._key);
}
}
//清除Cache内的全部内容
public void clearCache(){
cleanCache();
employeeRefs.clear();
System.gc();
System.runFinalization();
}
}
5.2 使用弱引用构建非敏感数据的缓存
5.2.1 全局Map造成的内存泄露
无意识对象保留最常见的原因是使用Map将元数据与临时对象（transient object）相关联。假定一个对象具有中等生命周期，比分配它的哪个方法调用的生命周期长，但是比应用程序的生命周期短，如客户机的套接字连接。需要将一些元数据与这个套接字关联，如生成连接的用户表示。在创建Socket时是不知道这些信息的，并且不能将数据添加到Socket对象上，因为不能控制Socket类或者它的子类。这是，典型的方法就是在一个全局Map中存储这些信息，如下面的SocketManager类所示：使用一个全局Mao将元数据关联到一个对象。
public class SocketManager {
private Map<Socket, User> m=new HashMap<Socket,User>();
public void setUser(Socket s,User u){
m.put(s,u);
}
public User getUser(Socket s){
return m.get(s);
}
public void removeUser(Socket s){
m.remove(s);
}
}
这种方法的问题时元数据的生命周期需要与套接字的生命周期挂钩，但是除非非常准确地知道什么时候程序不在需要这个套接字，并记住从Map中删除相应的映射，否则，Socket和User对象将会永远留在Map中，远远超过相应了请求和关闭套接字的时间。这会阻止Sockt和User对象被垃圾收集，即使应用程序不会在使用它们。这些对象留下来不受控制，很容易造成程序在长时间运行后内存爆满。除了最简单的情况，在几乎所有情况下找出什么时候Socket不在被程序使用是一件很烦人和容易出错的任务，需要人工对内存进行管理。
5.2.2 如何使用WeakHashMap
在Java集合中有一种特殊的Map类型----WeakhashMap，在这种Map中存放了键对象的弱引用，当一个键对象被垃圾回收器回收时，那么相应的值对象的引用会从Map中删除。WeakHashMap能够节约存储空间，可用来缓存那些分必须存在的数据。关于Map接口的一般用法。下面示例中MapCache类的main()方法创建了一个WeakHashMap对象，它存放了一组Key对象的弱引用，此外main()方法还创建了一个数据对象，它存档了部分Key对象的强引用。
public class Element {
private String ident;
public Element(String id){
ident=id ;
}
public int hashCode(){
return ident.hashCode();
}
public boolean equals(Object obj){
return obj instanceof Element && ident.equals(((Element)obj).ident);
}
protected void finalize(){
System.out.println("FInalizing"+getClass().getSimpleName()+" "+ident);
}
}
class Key extends Element{
public Key(String id){
super(id);
}
}
class Value extends Element{
public Value(String id){
super(id);
}
}
public class CanonicalMapping {
public static void main(String[] args) {
int size=1000;
Key[] keys =new Key[size];
WeakHashMap<Key,Value> map=new WeakHashMap<Key,Value>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
Key k=new Key(Integer.toString(i));
Value v=new Value(Integer.toString(i));
if(i%3==0){
keys[i]=k;
}
map.put(k,v);
}
System.gc();
}
}
打印结果（不固定）：
FInalizingKey 790
FInalizingKey 266
FInalizingKey 344
从打印结果可以看出，当执行System.gc()方法后，垃圾回收期只会回收那些仅仅持有弱引用的Key对象。id可以被3整除的对象持有强引用，因此不会被回收。
5.2.3 用WeakHashMap堵住泄露
在SocketManager中防止泄露很容易，只要用WeakHashMap代替HashMap就行了（假定SocketManager不需要线程安全）。当映射的生命周期必须与键的生命周期联系在一起时，可以使用这种方法。用WeakHashMap修复SocketManager。
public class SocketManager {
private Map<Socket, User> m=new HashMap<Socket,User>();
public void setUser(Socket s,User u){
m.put(s,u);
}
public User getUser(Socket s){
return m.get(s);
}
}
5.2.4 配合使用引用队列
WeakHashMap用弱引用承载映射键，这使得应用程序不再使用键对象时它们可以被垃圾收集，get()实现可以根据Weak Reference.get()是否返回null来区分死的映射和活的映射。但是这只是防止Map的内存消耗在应用程序的生命周期中不断增加所需要做的工作的一半，还需要做一些工作以便在键对象被收集后从Map中删除死项。否则，Map会充满对应于死键的项。虽然这对于应用程序是不可见的，但是它仍然会造成应用程序耗尽内存。引用队列是垃圾收集器向应用程序返回关于对象生命周期的信息主要方法。弱引用有个构造函数取引用队列作为参数。如果用关联的引用队列创建弱引用，再弱引用对象成为GC候选对象是，这个引用对象就在引用清除后加入到引用队列中（具体参考上文软引用示例）。
WeakHashMap有一个名为expungeStaleEntries()的私有方法，大多数Map操作中会调用它，它去掉引用队列中所有失效的引用，并删除关联的映射。
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0OTk3ODQ3Ng==&mid=2247485387&idx=1&sn=00905b3017ac05bcfc82e55d088708c7&chksm=fba6efc8ccd166de57cb9fe560fd2832b4dbc1fceb160dca85e20fd8aa7b4f5c2390b99221dc&mpshare=1&scene=1&srcid=#rd
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