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JVM虚拟机（五）强引用、软引用、弱引用、虚引用

news 2025/7/31 2:54:11

一、强引用

强引用：只有所有 GC Root 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收。

强引用是比较常见的，比如说下面这段代码种，这个 user 就是强引用：

User user = new User();

强引用的特点有哪些呢？如下图所示：

现在有一个 GC Root，我们之前讲过 GC Root 是用来定位哪些对象是存活的。

假如说 GC Root 关联到了 User 对象，那就证明这个 User 对象是存活的，则这个 User 对象一直都不会被垃圾回收，即使出现了内存不足，抛出 OOM 异常，也不会回收强引用的对象。
只有当 GC Root 不再关联 User 对象，那这个对象才有可能会被垃圾回收器进行回收。

以上就是强引用的特点。

二、软引用

软引用：仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次触发垃圾回收。

我们先来看一段代码：

User user = new User();
SoftReference softReference = new SoftReference(user);

在这段代码中，我们先创建了一个 User 对象，然后又创建了一个 SoftReference 对象并且包装了 User 对象。它们的关系如下图所示：

首先 GC Root 能够关联到 SoftReference 对象，然后当前的 SoftReference 又会关联 User 对象。大家注意，SoftReference 对象和 User 对象之间的关联是使用的虚线，因为这种关联属于软引用。

在进行垃圾回收的时候，一开始并不会对 user 对象进行垃圾回收。由于 user 对象是一个软引用，如果在第一次垃圾回收之后内存还是不够，马上又进行了一次垃圾回收，这个时候软引用 User 对象就会被垃圾回收器回收了。

以上就是软引用的介绍，它必须配合 SoftReference 进行使用。

三、弱引用

弱引用：仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收的时候，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象。

弱引用和软引用的使用有些类似，我们来看这样一段代码：

User user = new User();
WeakReference weakReference = new WeakReference(user);

在这段代码中，先创建了一个 User 对象，然后创建了一个 WeakReference 对象并且包装了 User 对象，他们的关系如下图所示：

首先，GC Root 关联到的是 WeakReference 对象，然后由 WeakReference 对象去关联了 User 对象，这里也是用虚线表示的。目前这个 User 对象就是一个弱引用。

在进行垃圾回收的时候。一旦内存不够用了，User 对象作为一个弱引用对象，就会被垃圾回收器回收掉。

关于弱引用有一个经典的例子，就是 ThreaLocal 内存泄露的问题：

在这里插入图片描述

在 ThreadLocal 中有一个 Entry 对象，它继承了 WeakReference，然后在构造函数里面调用了 super(k) 方法，也就表示了当前构造函数中的 ThreadLocal<?> 是一个弱引用，一旦内存不够的时候进行了垃圾回收，就会把 k 对象回收掉。但是 value 使用的是 = 进行赋值，就是一个强引用，并不会被垃圾回收器进行回收。所以说这块儿就可能产生内存泄漏。

以上就是弱引用的说明。

四、虚引用

虚引用：必须配合引用队列使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存。

为了方便理解，我们来看这样一段代码：

User user = new User();
ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(user, referenceQueue);

在这段代码中，先创建了一个 User 对象，然后创建了一个 ReferenceQueue 对象（就是一个引用队列），最后创建了一个 PhantomReference 对象并且包装了 User 对象和 ReferenceQueue 对象。它们之间的关系如下图所示：

在这里插入图片描述

首先，GC Root 直接关联的是 PhantomReference 虚引用对象，一个是 X，另一个是 Y。这两个 PhantomReference 对象分别去引用了 User1 对象和 User2 对象。

大家可能会想，这里面哪里能体现 ReferenceQueue 队列呢？是这样的，将来如果发生了垃圾回收，把 User1 和 User2 这两个对象回收掉了，那么 PhantomReference 虚引用对象本身在进行垃圾回收发生的时候，会把虚引用对象 X 和 Y 加入到 ReferenceQueue 引用队列中，如下图所示：

在这里插入图片描述

把 X 和 Y 虚引用对象加入到 ReferenceQueue 引用队列中之后，引用队列就会配合 Reference Handler 这个线程来去释放虚引用对象所关联的一些外部资源。

比如说 User1 和 User2 已经被垃圾回收掉了，但是回收这两个对象只是释放了 Java 的堆内存资源，它们在使用的过程中有可能会使用一些外部的资源，这些外部资源有可能不是 Java 的内存，有可能使用的是系统的直接内存，那这些内存什么时候释放呢？这些内存必须要等 Java 对象回收掉之后，才能去释放这些外部的资源内存。所以说就需要把这些虚引用对象放入到引用队列中，先记录哪些对象被回收了，然后由 Reference Handler 根据队列的内容去回收资源就可以了。比如我们示例中的 X 和 Y 两个虚引用对象，它们关联的 User 对象已经被回收掉了，这个时候我们也应该把 X 和 Y 对应的外部资源进行释放，有一个专门的线程来进行释放，就叫 Reference Handler。它就会去从引用队列中不断地把这些虚引用对象 X 和 Y 取出来，然后把它们占用的外部资源进行释放。

以上就是虚引用对象的说明了，它需要配合 ReferenceQueue 引用队列才能使用。