Java中的引用类型

强引用

强引用是Java中最常见的引用方式。如果对象是强引用的，内存溢出也不会回收。

Object o = new Object();

结束对象的生命周期，这个对象才会被垃圾回收，或者显式的设置

o = null;

软引用

内存足够时，软引用对象不会被回收，内存不够时才会被回收。如果回收了软引用的对象之后仍然没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。

//设置最大堆内存为：-Xmx15M
//直接声明的对象是强引用，软引用必须通过SoftReference对象。SoftReference对象在内存中时软引用
SoftReference<byte[]> m = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024 * 10]);
//获取软引用的对象
System.out.println(m.get());
//执行垃圾回收
System.gc();
//暂停500毫秒，留给垃圾回收一点时间
Thread.sleep(500);
//再次输出一下数据，看是否被回收
System.out.println(m.get());
//再使用6m的堆内存，此时堆空间不足，会触发GC
byte[] temp = new byte[1024 * 1024 * 6];
//获取不到数据：null
System.out.println(m.get());

软引用可以用来实现缓存。

弱引用

无论内存是否足够，只要JVM开始垃圾回收，弱引用关联的对象都会被回收。（画外音：不能存在强引用可达）

//定义的buff是强引用
byte[] buff = new byte[1024 * 1024 * 10];
//定义弱引用
WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<>(buff);
//触发一次GC
System.gc();
Thread.sleep(500);
//此时还可以获取到弱引用的对象
System.out.println(weakReference.get());
//准备回收str对象
buff = null;
byte[] buff2 = new byte[1024 * 1024 * 10];
System.out.println(weakReference.get());

输出：

[B@1b6d3586
null

上面的例子中，buff是强引用，而定义的弱引用weakReference在触发一次GC之后也可以获取到数据。因为此时数据可以由buff（强引用）和weakReference（弱引用）同时可达。

此时设置buff为null，等待垃圾回收。此时我们设置的最大堆空间还是：-Xmx15M，再创建一个buff2数组，大小为10M，这时堆空间不足会引发GC。垃圾回收会回收强引用buff。

内存中仅弱引用weakReference可达，因此会被垃圾回收，再次输出时变为null。

弱引用用于ThreadLocal中，ThreadLocalMap的key存放弱引用对象，当存放的对象失效时（线程没了），key也会变为null。ThreadLocalMap的get()和set()方法也会删除key为null的数据。

虚引用

一般用于管理直接内存（堆外内存）

这里以以DirectByteBuffer为例，介绍虚引用。DirectByteBuffer主要用于创建堆外内存，和另一种创建堆外内存的方式Unsafe#allocateMemory不同，DirectByteBuffer可以使用JVM自动管理内存（画外音：JVM也可以管理堆外内存），DirectByteBuffer管理堆外内存的方式就是通过虚引用。

DirectByteBuffer初始化时会创建一个Cleaner对象，用于堆外内存回收。Cleaner对象继承了PhantomReference。PhantomReference需要配合引用队列ReferenceQueue使用。

如下图所示，Cleaner对象在初始化时会使用头插法加入Cleaner链表中。first是Cleaner类中的静态变量，用指向头结点。DirectByteBuffer对象包含对外内存地址、大小以及Cleaner对象的引用。ReferenceQueue队列用于保存要回收的Cleanner对象。