Java Reference 原理

注意，以下所述源码版本为 JDK 1.8.0_212

Java中的数据类型分为：

基本数据类型：byte、short、int、long、float、double 8种。

引用类型：上述基本数据类型的包装类、其他各种对象类型。如Integer、Object等。

当说到“引用”时，指的可能是引用类型或一个引用类型的变量，具体视上下文而定。

在JDK1.2之前，Java中的引用的定义是十分传统的：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用。在这种定义之下，一个对象只有被引用和没有被引用两种状态，用户代码中无法在对象被GC回收后做一些额外的工作（如清理堆外内存等）。

实际上，我们更希望存在这样的一类对象：当内存空间还足够的时候，这些对象能够保留在内存空间中；如果当内存空间在进行了垃圾收集之后还是非常紧张，则可以抛弃这些对象。基于这种特性，可以满足很多系统的缓存功能的使用场景。

从JDK 1.2起，对引用概念进行了扩充，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）、终引用（Final Reference）。其中强引用就是JDK 1.2之前的引用，日常代码中绝大多数引用都是强引用；而其他几种引用则是JDK 1.2引进的，通过这些新引入的引用可以在用户代码中实现类似“感知到对象被回收从而做一些额外工作”的效果。

新引入的引用是java.lang.Reference类的子类（强引用则不是），其间的关系如下：

Java Reference 原理

注：

强引用没有对应的类型表示，也就是说强引用是普遍存在的，如Object object = new Object(); 。

直接继承java.lang.ref.Reference创建自定义的引用类型是无效的，但是可以直接继承已经存在的引用类型，如sun.misc.Cleaner就是继承自java.lang.ref.PhantomReference。

FinalReference 是package private的作用域的，因此 FinalReference、Finalizer 都无法在用户代码中直接使用，而是由JVM去创建的。

Cleaner位于 sun.misc 包下而非 java.lang.ref 。

2 引用的创建

直接定义的引用变量是强引用，如 Integer a = new Integer() ，a是强引用。

其他几种引用则需要通过Reference子类创建，如 WeakReference<Integer> wr = new WeakReference<>(a); 。这里wr仍是强引用，wr对象内的referent成员才是弱引用。

3 引用对象的可达性及回收

对象间互相引用形成引用链。不同引用间的强弱关系依次是强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用 > 终引用，如果有更强的引用关系存在，那么引用链的可达性将由更强的引用关系决定。因此，可达性就分为：

强可达：对象与GC Root间存在强引用链。例如下图的A、B。

软可达：对象与GC Root间不存在强引用链，但存在软引用链。例如下图的E。

弱可达：对象与GC Root间不存在强、软引用链，但存在弱引用链。例如下图的F、C、D。

虚可达：对象与GC Root间不存在强、软、弱引用链，但存在虚引用链。例如下图的G。

不可达：对象与GC Root间不存在任何引用链。例如下图的H、I。

Java Reference 原理

强引用（日常代码里的引用类型变量几乎都是这种引用）的对象不会被回收（严格来说也不是绝对的，如软、弱、虚引用对象内部对实际对象的引用referent也是强引用，但说强引用时一般不包括此情形），其他引用对象则可能被回收。

软引用：软引用对象在系统将要发生内存耗尽（OOM）前会被回收。示例：

 1 // VM参数：-Xmx4m -Xms4m
 2 public class SoftReferenceMain {
 3 
 4     public static void main(String[] args) throws Exception {
 5         ReferenceQueue<SoftReferenceObject> queue = new ReferenceQueue<>();
 6         SoftReferenceObject object = new SoftReferenceObject();
 7         SoftReference<SoftReferenceObject> reference = new SoftReference<>(object, queue);
 8         object = null;
 9         System.gc();
10         Thread.sleep(500);
11         System.out.println(reference.get());
12     }
13 
14     private static class SoftReferenceObject {
15 
16         int[] array = new int[120_000];
17 
18         @Override
19         public String toString() {
20             return "SoftReferenceObject";
21         }
22     }
23 }
24 // 运行后输出结果，可见GC后软引用关联的对象被回收了
25 null

SoftReferenceMain