什么是强引用、软引用、弱引用和虚引用？

2025-01-29 | 阅读：次

1. 强引用（Strong Reference）

强引用是最普通的引用，比如 Object obj = new Object();。只要强引用存在，对象就不会被垃圾回收。

强引用特点：

绝不回收：只要强引用存在，即使内存不足（OOM），JVM 宁可抛出内存错误，也不回收对象。
常见场景：日常代码中的普通对象都是强引用。

2. 软引用（Soft References）

软引用通过 SoftReference 类实现，比如 SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(obj); 。

软引用特点：

内存不足时回收：当 JVM 发现内存不足时，会回收软引用指向的对象。
适合做缓存：比如缓存图片，内存不足时自动清理，避免 OOM 。

// 创建一个软引用
SoftReference<byte[]> softRef = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]);
// 使用对象
byte[] data = softRef.get(); // 如果对象未被回收，可以拿到

3. 弱引用（Weak Reference）

弱引用通过 WeakReference 类实现，比如 WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(obj); 。

弱引用特点：

立即回收：和软引用类似，但软引用在发生垃圾回收时不一定会被回收（内存不足时软引用才被回收），而弱引用无论内存是否充足，只要发生垃圾回收，弱引用指向的对象都会被回收。
适合临时缓存：比如维护一种可有可无的缓存（如 ThreadLocal 中的 Entry 就是弱引用）。

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
System.gc(); // 触发垃圾回收（非强制）
System.out.println(weakRef.get()); // 可能输出 null

4. 虚引用（Phantom Reference）

虚引用通过 PhantomReference 类实现，必须配合引用队列使用。举个例子，虚引用就像在物品（对象）上安装了一个“销毁报警器”。当物品被销毁时（对象被垃圾回收），你会收到一个通知，但是你永远拿不到这个物品本身。

虚引用特点：

无法获取对象：虚引用的 get() 方法永远返回 null 。
仅用于跟踪回收：唯一作用是监听对象何时被回收（通过引用队列）。
管理特殊资源：比如回收时触发某些操作（如释放堆外内存）。

ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), queue);
// 当对象被回收时，phantomRef 会被加入队列

补充：虚引用是如何进行底层资源管理的？

虚引用主要通过监听对象回收事件，触发一些必须在对象被销毁后执行的清理操作（比如释放堆外内存、关闭文件句柄等）。它的核心逻辑是：即使对象已经被垃圾回收，仍能通过虚引用感知这一事件，并执行后需清理。

以堆外内存管理为例：

Java 的 DirectByteBuffer 对象内部会分配一块堆外内存（通过 malloc 或 Unsafe.allocateMemory），这部分内存不受 JVM 垃圾回收管理。
当 DirectByteBuffer 对象被回收时，堆外内存不会自动释放，必须手动调用 free 方法。
问题：无法直接知道 DirectByteBuffer 何时被回收，可能导致堆外内存泄漏。
解决方案：用虚引用监听 DirectByteBuffer 的回收事件，触发堆外内存的释放。

虚引用的工作流程：

创建虚引用并绑定引用队列：
```
ReferenceQueue<MyResource> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<MyResource> phantomRef = new PhantomReference<>(new MyResource(), queue);
```
- MyResource 是需要管理资源的对象（例如 DirectByteBuffer）
- 当 MyResource 对象被垃圾回收时，phantomRef 会被加入 queue

后台线程监听引用队列：

new Thread(() -> {
    while (true) {
        PhantomReference<?> ref = (PhantomReference<?>) queue.poll();
        if (ref != null) {
            // 执行资源清理操作（例如释放堆外内存）
            cleanupResource(ref);
        }
    }
}).start();

通过轮询队列，可以及时获取到被回收的对象对应的虚引用

资源清理：
- 在 cleanupResource 方法中，可以通过虚引用关联的元数据（如内存地址）执行实际清理操作

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