# Java引用类型

# 简要回答

强引用、软引用、弱引用和虚引用四种引用的主要区别在垃圾回收过程中的行为不同，分别是：
- 强引用：不会被垃圾回收器回收，新创建的对象会被强引用指向。
- 软引用：在系统内存不足时会被垃圾回收器回收，描述有用但是非必需的对象。
- 弱引用：在下一次进行垃圾回收时会被垃圾回收器回收，用于实现对象缓存。
- 虚引用/幻影引用：在对象被回收之前会被放入引用队列中，用于跟踪对象被垃圾回收的时机。

# 详细回答

在垃圾回收过程中可以根据对象被哪些引用类型指向来判断对象是否可以被回收，对对象的生命周期进行更精细地控制与监控。

强引用(Strong Reference) ：
- 如果一个对象有强引用指向它，那么垃圾回收器不会回收该对象。
- 进行引用赋值时（Object obj = new Object();），对象会被强引用指向。
软引用(Soft Reference) ：
- 如果一个对象只有软引用指向它，系统内存不足时垃圾回收器会尝试回收只有软引用指向的对象。
- 描述有用但是非必需的对象，用于实现内存敏感的缓存，可以在内存不足时释放缓存中的对象。
弱引用(Weak Reference) ：
- 如果一个对象只有弱引用指向它，则在下一次进行垃圾回收时，该对象会被回收。
- 用于实现对象缓存，不希望缓存的对象影响垃圾回收情况。
- 弱引用和软引用的区别是软引用只会在内存不足时进行回收，弱引用则不管内存是否充足都会进行回收。
虚引用/幻影引用(Phantom Reference) ：
- 如果一个对象只有虚引用指向它，那么它什么时候都可能被回收。对象在被回收之前会被放入引用队列中，程序员进行处理。
- 必须和引用队列一起使用，用于跟踪对象被垃圾回收的时机，进行必要的清理或记录。

# 代码示例

// 强引用
Object obj = new Object();

// 软引用
SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());

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

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

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# 知识图解

四种引用比较示意图
根据引用链判断对象是否可达示意图

# 知识扩展

扩展：

判断对象是否可以被回收有引用计数法和可达性分析算法两种方法。其中可达性分析算法比较常用，能够避免出现循环引用导致无法回收的问题。
- 引用计数法：
  - 给对象中添加引用计数器，有地方引用该对象计数器加一，引用失效时计数器减一。如果计数器为0则说明对象不再可用。
  - 如果两个对象互相引用，会导致计数器无法为0，无法进行垃圾回收。
- 可达性分析算法：
  - 设置GC Roots对象，如果一个对象到GC Roots没有任何引用链相连，则该对象不可用，需要被回收。可以避免使用引用计数器产生的循环引用对象不可回收的问题。
  - GC Roots对象是垃圾回收器可直接访问的起点，且对象本身不能被回收。 可以作为GC Roots的对象包括虚拟机栈中引用的对象，方法区中类静态属性引用的对象，方法区中常量引用的对象和被同步锁(synchronized)持有的对象以及JNI中引用的对象等。
内存泄漏：
- 程序在运行过程中不再使用的对象仍然被引用，无法被垃圾回收，导致可用内存减少。
- 常见原因：
  1. 静态集合：使用静态数据结构存储对象，没有进行清理。
  2. 事件监听：未取消对事件源的监听，导致对象持续被引用。
  3. 线程：未停止的线程可能持有对象引用，无法被回收。
内存溢出(OOM)：
- JVM申请内存时无法找到足够的内存，引发OutOfMemoryError。
- 出现原因：
  1. 堆内存溢出：代码中出现大对象分配或者是内存泄漏时，多次GC也没有足够的内存空间。
  2. 栈溢出：代码中出现递归调用，压栈过深或者无法扩展栈空间时出现。
  3. 元空间溢出：系统的代码过多或加载的类文件过多，导致元空间内存占用大。

面试官可能追问：

Q1：强引用绝对不会被垃圾回收吗？
- 如果对象有强引用指向它，及时出现OOM也不会被回收。但是如果强引用被显式置为null，对象可能变为可回收。
Q2：在缓存场景中应该用什么引用？为什么？
- 缓存场景中应该用弱引用或软引用，因为缓存的对象是有用但是非必需的，当内存不足时可以被回收。
- 软引用可以尽可能保留缓存对象，减少重新加载的开销。还可以在内存不足时释放内存，自动避免OOM。
- 弱引用可以存临时关联数据，如WeakHashMap中键为弱引用，值为强引用，键对象被回收后，对应的键值对会被自动移除。但是GC的触发时机不确定，缓存命中率低。
Q3：为什么虚引用必须和引用队列一起使用？
- 虚引用不会影响对象的生命周期，虚引用的作用就是在对象被回收之前将引用放入引用队列中，程序可以通过检查引用队列来确定对象是否被回收。
Q4：如果不处理引用队列中的对象，会不会导致内存泄漏？
- 不会，引用队列本身不持有强引用，而内存泄漏的核心是不必要的强引用。
- 引用队列存储的是已经失去目标对象的引用对象（SoftReference，WeakReference，PhantomReference的实例），他们的目标对象被GC回收后，其会实例被加入引用队列。

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