Java中的四大引用类型详解

Java中的四大引用类型详解：强引用、软引用、弱引用、虚引用

1. 引用类型概览

Java提供了四种不同强度的引用类型，用于控制对象的生命周期和垃圾回收行为：

引用类型	回收时机	典型应用场景	是否影响GC
强引用	永不回收（除非断开引用）	普通对象创建	不回收
软引用	内存不足时回收	缓存实现	可能回收
弱引用	下次GC必定回收	临时缓存/监听器	必定回收
虚引用	随时可能回收（跟踪回收状态）	对象回收跟踪	特殊用途

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2. 强引用（Strong Reference）

特点

• 默认引用类型：Object obj = new Object()就是强引用
• 回收条件：只有当没有任何强引用指向对象时才会被回收

代码示例

// 强引用示例
String strongRef = new String("Strong Reference");

// 断开强引用（此时对象可被GC回收）
strongRef = null; 

内存泄漏场景

List<Object> leakList = new ArrayList<>();
while(true) {
    leakList.add(new Object()); // 不断添加对象且不释放
}
// 即使不再使用，由于List持有强引用，对象无法被回收

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3. 软引用（Soft Reference）

特点

• 内存敏感缓存：当内存不足时才会被回收
• 比弱引用"强"：JVM会尽量保留软引用对象

代码示例

// 创建软引用
SoftReference<byte[]> softRef = 
    new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]); // 1MB

// 获取引用对象（可能返回null）
byte[] data = softRef.get(); 
if(data == null) {
    // 对象已被回收，需要重新创建
    data = new byte[1024 * 1024];
    softRef = new SoftReference<>(data);
}

典型应用

• 图片缓存（Android的LruCache内部使用）
• 计算结果缓存（当内存紧张时自动释放）

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4. 弱引用（Weak Reference）

特点

• 短期缓存：只要发生GC就会被回收
• 不会阻止回收：比软引用更脆弱

代码示例

// 创建弱引用
WeakReference<Object> weakRef = 
    new WeakReference<>(new Object());

// 手动触发GC（仅用于演示）
System.gc();

// 大概率返回null
System.out.println(weakRef.get()); 

典型应用

// 1. WeakHashMap键的自动清理
WeakHashMap<Object, String> map = new WeakHashMap<>();
map.put(new Object(), "value"); // 键对象无其他强引用时会被自动移除

// 2. 监听器防内存泄漏
public class MyListener {
    void register() {
        someService.register(new WeakReference<>(this));
    }
}

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5. 虚引用（Phantom Reference）

特点

• 最弱引用：无法通过get()获取对象
• 回收跟踪：用于监控对象被回收的时机

代码示例

// 创建引用队列
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();

// 创建虚引用（必须关联队列）
PhantomReference<Object> phantomRef = 
    new PhantomReference<>(new Object(), queue);

// 永远返回null（与其他引用不同）
System.out.println(phantomRef.get()); // null

// 监控回收（通常另启线程检查队列）
new Thread(() -> {
    try {
        Reference<?> ref = queue.remove();
        System.out.println("对象被回收了：" + ref);
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

典型应用

• NIO的DirectByteBuffer清理（通过Cleaner机制）
• 资源精确释放（如知道某大对象何时被回收后执行清理）

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6. 引用队列（ReferenceQueue）

所有引用类型都可以关联引用队列，用于跟踪引用对象的状态变化：

ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();

// 创建带队列的弱引用
WeakReference<Object> ref = 
    new WeakReference<>(new Object(), queue);

System.gc();

// 检查队列（非阻塞）
Reference<?> polledRef = queue.poll();
if(polledRef != null) {
    System.out.println("对象已被回收");
}

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7. 四种引用的GC行为对比

引用类型	get()行为	是否入队列	典型GC时机
强引用	返回对象	不适用	永不回收
软引用	可能返回null	内存不足时入队	内存不足时
弱引用	可能返回null	GC后入队	下次GC
虚引用	永远返回null	GC后入队	不确定（最优先回收）

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8. 实战建议

1. 缓存选择：

   • 需要长期缓存 → 软引用
   • 临时缓存 → 弱引用

2. 内存泄漏排查：

   // 检查弱引用是否异常存活
   WeakReference<Object> ref = new WeakReference<>(suspectObj);
   System.gc();
   if(ref.get() != null) {
       System.out.println("存在强引用持有！");
   }