各种引用（Reference）

什么是引用,就是reference,代表一块儿内存的初始区域,

Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。

这样子设计的原因主要是为了描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保留在内存之中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是非常紧张，则可以抛弃这些对象。很多系统的缓存功能都符合这样的应用场景。
也就是说，对不同的引用类型，JVM 在进行GC 时会有着不同的执行策略。

引用
Object o = new Object();
这个o，我们可以称之为对象引用，而new Object()我们可以称之为在内存中产生了一个对象实例。

当写下 o=null时，只是表示o不再指向堆中object的对象实例，不代表这个对象实例不存在了。


传统定义：Reference中存储的数据代表的是另一块内存的起始地址。


在Java中，虽然不需要程序员手动去管理对象的生命周期，但是如果希望某些对象具备一定的生命周期的话（比如内存不足时JVM就会自动回收某些对象从而避免OutOfMemory的错误）就需要用到软引用和弱引用了。
从Java SE2开始，就提供了四种类型的引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用。Java中提供这四种引用类型主要有两个目的：第一是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期；第二是有利于JVM进行垃圾回收。

特别注意，在程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用，使用软引用的情况较多，这是因为软引用可以加速 JVM 对垃圾内存的回收速度，可以维护系统的运行安全，防止内存溢出（OutOfMemory）等问题的产生。

1．强引用SoftReference

比如下面这段代码中的object和str都是强引用：

Object object = new Object();
String str = “hello”;


在代码里面Object o = new Object()的时候,会在线程里面的栈运行,会把方法打包成栈针的东西放到栈里面去执行.
当new出来一个对象的时候,在堆里面new的, 当new Object的时候 相当于在堆里面开辟了一个Object的实例,这个Object o 就在栈上面,然后指向了堆里面的Object实例,这个指向就是所谓的引用
在后面要用到这个Object o的时候,线程会根据栈里面的引用去堆里面去找Object o实例在堆上面的具体数据,然后拿到栈上面去运行.


只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象实例,只要栈上面有一个引用指向了堆里面的实际的对象的实例,那么这个这个在堆里面的实例就不会被回收,即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory错误使得程序异常停止，也不会回收强引用对象。
只要强引用存在，垃圾收集器永远不会回收被引用的对象，只有当引用被设为null的时候，对象才会被回收。

比如下面这段代码：

public class Main {
public static void main(String[] args) {
new Main().fun1();
}

public void fun1() {
Object object = new Object();
Object[] objArr = new Object[1000];
}
}

当运行至Object[] objArr = new Object[1000];这句时，如果内存不足，JVM会抛出OOM错误也不会回收object指向的对象。不过要注意的是，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，这样一来的话，JVM在合适的时间就会回收该对象。
比如Vector类的clear方法中就是通过将引用赋值为null来实现清理工作的：

/
Removes the element at the specified position in this Vector.
Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
indices). Returns the element that was removed from the Vector.

* @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
({@code index < 0 || index >= size()})
@param index the index of the element to be removed
* @return element that was removed
* @since 1.2
*/
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
Object oldValue = elementData[index];

int numMoved = elementCount - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[—elementCount] = null; // Let gc do its work

return** (E)oldValue;
}

2．软引用 SoftReference

软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。
对于软引用关联着的对象，
软引用在垃圾回收时，虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张，则虚拟机会回收软引用所引用的空间；如果剩余内存相对富裕，则不会进行回收。换句话说，虚拟机在发生OutOfMemory时，肯定是没有软引用存在的(JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前，清理软引用指向的对象。)。

因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存(当系统内存不足的时候，缓存中的内容是可以被释放的。)：比如网页缓存、图片缓存等。
软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被JVM回收，这个软引用就会被加入到与之关联的引用队列中。下面是一个使用示例：


一些有用但是并非必需，用软引用关联的对象，系统将要发生OOM之前，这些对象就会被回收。参见代码：
VM参数 -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGC

运行结果

例如，一个程序用来处理用户提供的图片。如果将所有图片读入内存，这样虽然可以很快的打开图片，但内存空间使用巨大，一些使用较少的图片浪费内存空间，需要手动从内存中移除。如果每次打开图片都从磁盘文件中读取到内存再显示出来，虽然内存占用较少，但一些经常使用的图片每次打开都要访问磁盘，代价巨大。这个时候就可以用软引用构建缓存。


软引用在程序内存不足时，会被回收，使用方式：

| // 注意：wrf这个引用也是强引用，它是指向SoftReference这个对象的，
// 这里的软引用指的是指向new String(“str”)的引用，也就是SoftReference类中T
SoftReference wrf = new SoftReference(new String(“str”)); | | —- |

可用场景：
创建缓存的时候，创建的对象放进缓存中，当内存不足时，JVM就会回收早先创建的对象。PS：图片编辑器，视频编辑器之类的软件可以使用这种思路。
软引用使用例子传送门：https://www.cnblogs.com/mjorcen/p/3968018.html

3．弱引用 WeakReference

弱引用也是用来描述非必需对象的，在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。下面是使用示例

弱引用与软引用类似，都是作为缓存来使用。但与软引用不同，弱引用在进行垃圾回收时，是一定会被回收掉的，因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。

一些有用（程度比软引用更低）但是并非必需，用弱引用关联的对象，只能生存到下一次垃圾回收之前，GC发生时，不管内存够不够，都会被回收。

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。不过要注意的是，这里所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（软引用也是如此）。

注意：软引用 SoftReference和弱引用 WeakReference，可以用在内存资源紧张的情况下以及创建不是很重要的数据缓存。当系统内存不足的时候，缓存中的内容是可以被释放的。
实际运用（WeakHashMap、ThreadLocal）

4．虚引用 PhantomReference

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于： 虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。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，就会在回收对象的内存之前，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。程序如果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。

为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。


要注意的是，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。


import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;


public class Main {
public static void main(String[] args) {
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference pr = new PhantomReference(new String(“hello”), queue);
System.out.println(pr.get());
}
}

5．进一步理解软引用和弱引用

对于强引用，我们平时在编写代码时经常会用到。而对于其他三种类型的引用，使用得最多的就是软引用和弱引用，这2种既有相似之处又有区别。它们都是用来描述非必需对象的，但是被软引用关联的对象只有在内存不足时才会被回收，而被弱引用关联的对象在JVM进行垃圾回收时总会被回收。
在SoftReference类中，有三个方法，两个构造方法和一个get方法（WekReference类似）：
两个构造方法：

public SoftReference(T referent) {
super(referent);
this.timestamp = clock;
}

public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
super(referent, q);
this.timestamp = clock;
}

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，我们可以显示地通过System.gc()来通知JVM进行垃圾回收，但是要注意的是，虽然发出了通知，JVM不一定会立刻执行，也就是说这句是无法确保此时JVM一定会进行垃圾回收的。

6．如何利用软引用和弱引用解决OOM问题

前面讲了关于软引用和弱引用相关的基础知识，那么到底如何利用它们来优化程序性能，从而避免OOM的问题呢？

下面举个例子，假如有一个应用需要读取大量的本地图片，如果每次读取图片都从硬盘读取，则会严重影响性能，但是如果全部加载到内存当中，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。

设计思路是：用一个HashMap来保存图片的路径 和 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。

下面这段代码是摘自博客：
http://blog.csdn.net/arui319/article/details/8489451

当然这里我们把缓存替换策略交给了JVM去执行，这是一种比较简单的处理方法。复杂一点的缓存，我们可以自己单独设计一个类，这里面就涉及到缓存策略的问题了，具体可以参考之前的一篇博文：《缓存算法（页面置换算法）-FIFO、LFU、LRU》