1. Strong Reference

StrongReference 是 Java 的默認(rèn)引用實(shí)現(xiàn),它會(huì)盡可能長(zhǎng)時(shí)間的存活于 JVM 內(nèi)， 當(dāng)沒有任何對(duì)象指向它時(shí)Java GC 執(zhí)行后將會(huì)被回收

@Test  
public void strongReference() {   
Object referent = new Object();   
   
/**  
 * 通過(guò)賦值創(chuàng)建 StrongReference   
 */  
Object strongReference = referent;   
   
assertSame(referent, strongReference);   
   
referent = null;   
System.gc();   
   
/**  
 * StrongReference 在 GC 后不會(huì)被回收  
 */  
assertNotNull(strongReference);   
}   
 
 @Test  
 public void strongReference() {  
  Object referent = new Object();  
    
  /**  
   * 通過(guò)賦值創(chuàng)建 StrongReference   
   */  
  Object strongReference = referent;  
    
  assertSame(referent, strongReference);  
    
  referent = null;  
  System.gc();  
    
  /**  
   * StrongReference 在 GC 后不會(huì)被回收  
   */  
  assertNotNull(strongReference);  
 } 

2. WeakReference & WeakHashMap

WeakReference， 顧名思義,是一個(gè)弱引用,當(dāng)所引用的對(duì)象在 JVM 內(nèi)不再有強(qiáng)引用時(shí), Java GC 后 weak reference 將會(huì)被自動(dòng)回收

@Test  
public void weakReference() {   
Object referent = new Object();   
WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(referent);   
 
assertSame(referent, weakRerference.get());   
   
referent = null;   
System.gc();   
   
/**  
 * 一旦沒有指向 referent 的強(qiáng)引用, weak reference 在 GC 后會(huì)被自動(dòng)回收  
 */  
assertNull(weakRerference.get());   
}   
 
 @Test  
 public void weakReference() {  
  Object referent = new Object();  
  WeakReference<Object> weakRerference = new WeakReference<Object>(referent);  
   
  assertSame(referent, weakRerference.get());  
    
  referent = null;  
  System.gc();  
    
  /**  
   * 一旦沒有指向 referent 的強(qiáng)引用, weak reference 在 GC 后會(huì)被自動(dòng)回收  
   */  
  assertNull(weakRerference.get());  
 } 

WeakHashMap 使用 WeakReference 作為 key， 一旦沒有指向 key 的強(qiáng)引用, WeakHashMap 在Java GC 后將自動(dòng)刪除相關(guān)的 entry

@Test  
public void weakHashMap() throws InterruptedException {   
Map<Object, Object> weakHashMap = new WeakHashMap<Object, Object>();   
Object key = new Object();   
Object value = new Object();   
weakHashMap.put(key, value);   
 
assertTrue(weakHashMap.containsValue(value));   
   
key = null;   
System.gc();   
   
/**  
 * 等待無(wú)效 entries 進(jìn)入 ReferenceQueue 以便下一次調(diào)用 getTable 時(shí)被清理  
 */  
Thread.sleep(1000);   
   
/**  
 * 一旦沒有指向 key 的強(qiáng)引用, WeakHashMap 在 GC 后將自動(dòng)刪除相關(guān)的 entry  
 */  
assertFalse(weakHashMap.containsValue(value));   
}   
 
 @Test  
 public void weakHashMap() throws InterruptedException {  
  Map<Object, Object> weakHashMap = new WeakHashMap<Object, Object>();  
  Object key = new Object();  
  Object value = new Object();  
  weakHashMap.put(key, value);  
   
  assertTrue(weakHashMap.containsValue(value));  
    
  key = null;  
  System.gc();  
    
  /**  
   * 等待無(wú)效 entries 進(jìn)入 ReferenceQueue 以便下一次調(diào)用 getTable 時(shí)被清理  
   */  
  Thread.sleep(1000);  
    
  /**  
   * 一旦沒有指向 key 的強(qiáng)引用, WeakHashMap 在 GC 后將自動(dòng)刪除相關(guān)的 entry  
   */  
  assertFalse(weakHashMap.containsValue(value));  
 } 

 3. SoftReference

SoftReference 于 WeakReference 的特性基本一致， ***的區(qū)別在于 SoftReference 會(huì)盡可能長(zhǎng)的保留引用直到 JVM 內(nèi)存不足時(shí)才會(huì)被回收(虛擬機(jī)保證), 這一特性使得 SoftReference 非常適合緩存應(yīng)用

@Test  
public void softReference() {   
Object referent = new Object();   
SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(referent);   
 
assertNotNull(softRerference.get());   
   
referent = null;   
System.gc();   
   
/**  
 *soft references 只有在 jvm OutOfMemory 之前才會(huì)被回收, 所以它非常適合緩存應(yīng)用  
 */  
assertNotNull(softRerference.get());   
}   
 
 @Test  
 public void softReference() {  
  Object referent = new Object();  
  SoftReference<Object> softRerference = new SoftReference<Object>(referent);  
   
  assertNotNull(softRerference.get());  
    
  referent = null;  
  System.gc();  
    
  /**  
   *soft references 只有在 jvm OutOfMemory 之前才會(huì)被回收, 所以它非常適合緩存應(yīng)用  
   */  
  assertNotNull(softRerference.get());  
 } 

4. PhantomReference

作為本文主角， Phantom Reference(幽靈引用) 與 WeakReference 和 SoftReference 有很大的不同,因?yàn)樗?get() 方法永遠(yuǎn)返回 null, 這也正是它名字的由來(lái)

@Test  
public void phantomReferenceAlwaysNull() {   
Object referent = new Object();   
PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(referent, new ReferenceQueue<Object>());   
   
/**  
 * phantom reference 的 get 方法永遠(yuǎn)返回 null   
 */  
assertNull(phantomReference.get());   
}   
 
 @Test  
 public void phantomReferenceAlwaysNull() {  
  Object referent = new Object();  
  PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<Object>(referent, new ReferenceQueue<Object>());  
    
  /**  
   * phantom reference 的 get 方法永遠(yuǎn)返回 null   
   */  
  assertNull(phantomReference.get());  
 } 

諸位可能要問(wèn), 一個(gè)永遠(yuǎn)返回 null 的 reference 要來(lái)何用,請(qǐng)注意構(gòu)造 PhantomReference 時(shí)的第二個(gè)參數(shù) ReferenceQueue(事實(shí)上 WeakReference & SoftReference 也可以有這個(gè)參數(shù))，
PhantomReference 唯一的用處就是跟蹤 referent何時(shí)被 enqueue 到 ReferenceQueue 中.

5. RererenceQueue

當(dāng)一個(gè) WeakReference 開始返回 null 時(shí)， 它所指向的對(duì)象已經(jīng)準(zhǔn)備被回收， 這時(shí)可以做一些合適的清理工作. 將一個(gè) ReferenceQueue 傳給一個(gè) Reference 的構(gòu)造函數(shù)， 當(dāng)對(duì)象被回收時(shí)， 虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)將這個(gè)對(duì)象插入到 ReferenceQueue 中， WeakHashMap 就是利用 ReferenceQueue 來(lái)清除 key 已經(jīng)沒有強(qiáng)引用的 entries.

@Test  
public void referenceQueue() throws InterruptedException {   
Object referent = new Object();  
ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();   
WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<Object>(referent, referenceQueue);   
   
assertFalse(weakReference.isEnqueued());   
Reference<? extends Object> polled = referenceQueue.poll();   
assertNull(polled);   
   
referent = null;   
System.gc();   
 
assertTrue(weakReference.isEnqueued());   
Reference<? extends Object> removed = referenceQueue.remove();   
assertNotNull(removed);   
}  
 
 @Test  
 public void referenceQueue() throws InterruptedException {  
  Object referent = new Object();    
  ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<Object>();  
  WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<Object>(referent, referenceQueue);  
    
  assertFalse(weakReference.isEnqueued());  
  Reference<? extends Object> polled = referenceQueue.poll();  
  assertNull(polled);  
    
  referent = null;  
  System.gc();  
 
  assertTrue(weakReference.isEnqueued());  
  Reference<? extends Object> removed = referenceQueue.remove();  
  assertNotNull(removed);  
 } 

6.PhantomReferencevs WeakReference

PhantomReference有兩個(gè)好處， 其一， 它可以讓我們準(zhǔn)確地知道對(duì)象何時(shí)被從內(nèi)存中刪除， 這個(gè)特性可以被用于一些特殊的需求中(例如 Distributed GC，XWork 和 google-guice 中也使用 PhantomReference 做了一些清理性工作).

其二， 它可以避免 finalization 帶來(lái)的一些根本性問(wèn)題, 上文提到 PhantomReference 的唯一作用就是跟蹤 referent 何時(shí)被 enqueue 到 ReferenceQueue 中,但是 WeakReference 也有對(duì)應(yīng)的功能, 兩者的區(qū)別到底在哪呢 ?
這就要說(shuō)到 Object 的 finalize 方法, 此方法將在 gc 執(zhí)行前被調(diào)用, 如果某個(gè)對(duì)象重載了 finalize 方法并故意在方法內(nèi)創(chuàng)建本身的強(qiáng)引用,這將導(dǎo)致這一輪的 GC 無(wú)法回收這個(gè)對(duì)象并有可能
引起任意次 GC， ***的結(jié)果就是明明 JVM 內(nèi)有很多 Garbage 卻 OutOfMemory， 使用 PhantomReference 就可以避免這個(gè)問(wèn)題， 因?yàn)?PhantomReference 是在 finalize 方法執(zhí)行后回收的，也就意味著此時(shí)已經(jīng)不可能拿到原來(lái)的引用,也就不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題,當(dāng)然這是一個(gè)很極端的例子, 一般不會(huì)出現(xiàn).

7. 對(duì)比

8. Java GC小結(jié)
 一般的應(yīng)用程序不會(huì)涉及到 Reference 編程， 但是了解這些知識(shí)會(huì)對(duì)理解Java GC 的工作原理以及性能調(diào)優(yōu)有一定幫助, 在實(shí)現(xiàn)一些基礎(chǔ)性設(shè)施比如緩存時(shí)也可能會(huì)用到， 希望本文能有所幫助.

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