Java 引用类型

ℹ️ 信息: 衍生来源
本笔记衍生自 ThreadLocal原理-弱引用设计

概述

Java 从 JDK 1.2 开始提供了四种引用类型，用于更灵活地控制对象的生命周期和垃圾回收行为。

四种引用类型

引用类型	类	GC 回收时机	是否可获取对象
强引用	直接引用	永不回收（除非不可达）	是
软引用	SoftReference	内存不足时回收	是（未回收前）
弱引用	WeakReference	下次 GC 时回收	是（未回收前）
虚引用	PhantomReference	随时可能回收	否

^ref-types

graph TD
    A[引用强度] --> B[强引用 Strong]
    B --> C[软引用 Soft]
    C --> D[弱引用 Weak]
    D --> E[虚引用 Phantom]
    
    style B fill:#ff6b6b
    style C fill:#feca57
    style D fill:#48dbfb
    style E fill:#c8d6e5

详细说明

1. 强引用（Strong Reference）

最常见的引用类型，只要强引用存在，对象就不会被 GC 回收。

Object obj = new Object();  // 强引用
obj = null;                 // 断开引用后才可能被回收

特点：

• 默认的引用类型
• 即使 OOM 也不会回收强引用对象
• 需要手动置 null 才能让 GC 回收

2. 软引用（Soft Reference）

内存充足时不会回收，内存不足时会被回收。

SoftReference<byte[]> softRef = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]);

byte[] data = softRef.get();  // 获取对象，可能为 null
if (data == null) {
    // 对象已被回收，需要重新创建
    data = new byte[1024 * 1024];
}

应用场景：

场景	说明
缓存	图片缓存、网页缓存
内存敏感数据	可重建的大对象

3. 弱引用（Weak Reference）

只要发生 GC，无论内存是否充足，都会被回收。

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());

Object obj = weakRef.get();  // 可能返回 null
if (obj == null) {
    // 对象已被 GC 回收
}

弱引用解决的问题：

⚠️ 重要: 核心价值
弱引用允许对象在没有其他强引用时被 GC 回收，避免内存泄漏。

以 ThreadLocal 为例：

ThreadLocalMap.Entry 的 key 使用弱引用

场景：ThreadLocal 变量不再使用
├── 如果 key 是强引用 → ThreadLocal 对象无法回收 → 内存泄漏
└── 如果 key 是弱引用 → ThreadLocal 对象可被 GC 回收 → 避免泄漏

应用场景：

场景	示例
ThreadLocalMap	Entry 的 key 使用弱引用
WeakHashMap	key 被回收后自动移除 entry
监听器/回调	避免因注册监听器导致对象无法回收

4. 虚引用（Phantom Reference）

最弱的引用，无法通过虚引用获取对象，主要用于跟踪对象被回收的状态。

ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), queue);

// get() 永远返回 null
Object obj = phantomRef.get();  // null

// 对象被回收后，虚引用会被放入队列
Reference<?> ref = queue.poll();
if (ref != null) {
    // 对象已被回收，执行清理操作
}

应用场景：

场景	说明
资源清理	替代 finalize() 进行资源释放
堆外内存管理	DirectByteBuffer 的 Cleaner 机制
对象回收监控	跟踪对象何时被 GC 回收

引用队列（ReferenceQueue）

软引用、弱引用、虚引用都可以关联引用队列，当对象被回收时，引用对象会被放入队列。

ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object(), queue);

// GC 后检查队列
System.gc();
Reference<?> ref = queue.poll();
if (ref == weakRef) {
    // 弱引用指向的对象已被回收
}

对比总结

特性	强引用	软引用	弱引用	虚引用
回收时机	不可达时	内存不足时	GC 时	随时
get() 返回	对象	对象/null	对象/null	null
典型用途	普通对象	缓存	避免内存泄漏	回收跟踪
是否需要队列	-	可选	可选	必须

相关链接

• Java/并发编程/基础知识/ThreadLocal原理 - 衍生来源，弱引用的典型应用