不久之前，我面試了一些求職Java高級開發(fā)工程師的應聘者。我常常會面試他們說，“你能給我介紹一些Java中得弱引用嗎？”，如果面試者這樣說，“嗯，是不是垃圾回收有關的？”，我就會基本滿意了，我并不期待回答是一篇詰究本末的論文描述。

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然而事與愿違，我很吃驚的發(fā)現(xiàn)，在將近20多個有著平均5年開發(fā)經(jīng)驗和高學歷背景的應聘者中，居然只有兩個人知道弱引用的存在，但是在這兩個人之中 只有一個人真正了解這方面的知識。在面試過程中，我還嘗試提示一些東西，來看看有沒有人突然說一聲“原來是這個啊”，結果很是讓我失望。我開始困惑，為什 么這塊的知識如此不被重視，畢竟弱引用是一個很有用途的特性，況且這個特性已經(jīng)在7年前 Java 1.2發(fā)布時便引入了。

好吧，這里我不期待你看完本文之后成為一個弱引用方面的專家，但是我認為至少你應該了解什么是弱引用，如何使用它們，并且什么場景使用。既然它們是一些不知名的概念，我簡單就著前面的三個問題來說明一下。

強引用(Strong Reference)

強引用就是我們經(jīng)常使用的引用，其寫法如下

上面創(chuàng)建了一個StringBuffer對象，并將這個對象的（強）引用存到變量buffer中。是的，就是這個小兒科的操作（請原諒我這樣的說 法）。強引用最重要的就是它能夠讓引用變得強（Strong），這就決定了它和垃圾回收器的交互。具體來說，如果一個對象通過一串強引用鏈接可到達 (Strongly reachable)，它是不會被回收的。如果你不想讓你正在使用的對象被回收，這就正是你所需要的。

但是強引用如此之強

在一個程序里，將一個類設置成不可被擴展是有點不太常見的，當然這個完全可以通過類標記成final實現(xiàn)?；蛘咭部梢愿訌碗s一些，就是通過內(nèi)部包 含了未知數(shù)量具體實現(xiàn)的工廠方法返回一個接口(Interface)。舉個例子，我們想要使用一個叫做Widget的類，但是這個類不能被繼承，所以無法 增加新的功能。

但是我們?nèi)绻胱粉橶idget對象的額外信息，我們該怎么辦？ 假設我們需要記錄每個對象的序列號，但是由于Widget類并不包含這個屬性，而且也不能擴展導致我們也不能增加這個屬性。其實一點問題也沒有，HashMap完全可以解決上述的問題。

這表面看上去沒有問題，但是widget對象的強引用很有可能會引發(fā)問題。我們可以確信當一個widget序列號不需要時，我們應該將這個條目從 map中移除。如果我們沒有移除的話，可能會導致內(nèi)存泄露，亦或者我們手動移除時刪除了我們正在使用的widgets，會導致有效數(shù)據(jù)的丟失。其實這些問 題很類似，這就是沒有垃圾回收機制的語言管理內(nèi)存時常遇到的問題。但是我們不用去擔心這個問題，因為我們使用的時具有垃圾回收機制的Java語言。

另一個強引用可能帶來的問題就是緩存,尤其是像圖片這樣的大文件的緩存。假設你有一個程序需要處理用戶提供的圖片，通常的做法就是做圖片數(shù)據(jù)緩存，因為從磁盤加載圖片代價很大，并且同時我們也想避免在內(nèi)存中同時存在兩份一樣的圖片數(shù)據(jù)。

緩存被設計的目的就是避免我們?nèi)ピ俅渭虞d哪些不需要的文件。你會很快發(fā)現(xiàn)在緩存中會一直包含一個到已經(jīng)指向內(nèi)存中圖片數(shù)據(jù)的引用。使用強引用會強制 圖片數(shù)據(jù)留在內(nèi)存，這就需要你來決定什么時候圖片數(shù)據(jù)不需要并且手動從緩存中移除，進而可以讓垃圾回收器回收。因此你再一次被強制做垃圾回收器該做的工 作，并且人為決定是該清理到哪一個對象。

弱引用(Weak Reference)

弱引用簡單來說就是將對象留在內(nèi)存的能力不是那么強的引用。使用WeakReference，垃圾回收器會幫你來決定引用的對象何時回收并且將對象從內(nèi)存移除。創(chuàng)建弱引用如下

使用weakWidget.get()就可以得到真實的Widget對象，因為弱引用不能阻擋垃圾回收器對其回收，你會發(fā)現(xiàn)（當沒有任何強引用到widget對象時）使用get時突然返回null。

解決上述的widget序列數(shù)記錄的問題，最簡單的辦法就是使用Java內(nèi)置的WeakHashMap類。WeakHashMap和HashMap 幾乎一樣，唯一的區(qū)別就是它的鍵（不是值!!!）使用WeakReference引用。當WeakHashMap的鍵標記為垃圾的時候，這個鍵對應的條目 就會自動被移除。這就避免了上面不需要的Widget對象手動刪除的問題。使用WeakHashMap可以很便捷地轉(zhuǎn)為HashMap或者Map。

引用隊列(Reference Queue)

一旦弱引用對象開始返回null，該弱引用指向的對象就被標記成了垃圾。而這個弱引用對象（非其指向的對象）就沒有什么用了。通常這時候需要進行一些清理工作。比如WeakHashMap會在這時候移除沒用的條目來避免保存***制增長的沒有意義的弱引用。

引用隊列可以很容易地實現(xiàn)跟蹤不需要的引用。當你在構造WeakReference時傳入一個ReferenceQueue對象，當該引用指向的對 象被標記為垃圾的時候，這個引用對象會自動地加入到引用隊列里面。接下來，你就可以在固定的周期，處理傳入的引用隊列，比如做一些清理工作來處理這些沒有 用的引用對象。

四種引用

Java中實際上有四種強度不同的引用，從強到弱它們分別是，強引用，軟引用，弱引用和虛引用。上面部分介紹了強引用和弱引用，下面介紹剩下的兩個，軟引用和虛引用。

軟引用（Soft Reference）

軟引用基本上和弱引用差不多，只是相比弱引用，它阻止垃圾回收期回收其指向的對象的能力強一些。如果一個對象是弱引用可到達，那么這個對象會被垃圾 回收器接下來的回收周期銷毀。但是如果是軟引用可以到達，那么這個對象會停留在內(nèi)存更時間上長一些。當內(nèi)存不足時垃圾回收器才會回收這些軟引用可到達的對 象。

由于軟引用可到達的對象比弱引用可達到的對象滯留內(nèi)存時間會長一些，我們可以利用這個特性來做緩存。這樣的話，你就可以節(jié)省了很多事情，垃圾回收器會關心當前哪種可到達類型以及內(nèi)存的消耗程度來進行處理。

虛引用 （Phantom Reference）

與軟引用，弱引用不同，虛引用指向的對象十分脆弱，我們不可以通過get方法來得到其指向的對象。它的唯一作用就是當其指向的對象被回收之后，自己被加入到引用隊列，用作記錄該引用指向的對象已被銷毀。

當弱引用的指向?qū)ο笞兊萌跻每傻竭_，該弱引用就會加入到引用隊列。這一操作發(fā)生在對象析構或者垃圾回收真正發(fā)生之前。理論上，這個即將被回收的對 象是可以在一個不符合規(guī)范的析構方法里面重新復活。但是這個弱引用會銷毀。虛引用只有在其指向的對象從內(nèi)存中移除掉之后才會加入到引用隊列中。其get方 法一直返回null就是為了阻止其指向的幾乎被銷毀的對象重新復活。

虛引用使用場景主要由兩個。它允許你知道具體何時其引用的對象從內(nèi)存中移除。而實際上這是Java中唯一的方式。這一點尤其表現(xiàn)在處理類似圖片的大 文件的情況。當你確定一個圖片數(shù)據(jù)對象應該被回收，你可以利用虛引用來判斷這個對象回收之后在繼續(xù)加載下一張圖片。這樣可以盡可能地避免可怕的內(nèi)存溢出錯 誤。

第二點，虛引用可以避免很多析構時的問題。finalize方法可以通過創(chuàng)建強引用指向快被銷毀的對象來讓這些對象重新復活。然而，一個重寫了 finalize方法的對象如果想要被回收掉，需要經(jīng)歷兩個單獨的垃圾收集周期。在***個周期中，某個對象被標記為可回收，進而才能進行析構。但是因為在 析構過程中仍有微弱的可能這個對象會重新復活。這種情況下，在這個對象真實銷毀之前，垃圾回收器需要再次運行。因為析構可能并不是很及時，所以在調(diào)用對象 的析構之前，需要經(jīng)歷數(shù)量不確定的垃圾收集周期。這就意味著在真正清理掉這個對象的時候可能發(fā)生很大的延遲。這就是為什么當大部分堆被標記成垃圾時還是會 出現(xiàn)煩人的內(nèi)存溢出錯誤。

使用虛引用，上述情況將引刃而解，當一個虛引用加入到引用隊列時，你絕對沒有辦法得到一個銷毀了的對象。因為這時候，對象已經(jīng)從內(nèi)存中銷毀了。因為虛引用不能被用作讓其指向的對象重生，所以其對象會在垃圾回收的***個周期就將被清理掉。

顯而易見，finalize方法不建議被重寫。因為虛引用明顯地安全高效，去掉finalize方法可以虛擬機變得明顯簡單。當然你也可以去重寫這個方法來實現(xiàn)更多。這完全看個人選擇。

總結

我想看到這里，很多人開始發(fā)牢騷了，為什么你要講一個過去十年的老古董API呢，好吧，以我的經(jīng)驗看，很多的Java程序員并不是很了解這個知識，我認為有一些深入的理解是很必要的，同時我希望大家能從本文中收獲一些東西。