在Java中提供了四个级别的引用：强引用，软引用，弱引用和虚引用。

强引用

Java中的引用，类似C语言中最难的指针。（我是C语言入门编程，指针的概念还是很深入我心。）通过引用，可以对堆中的对象进行操作。如：

StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("Helloword");

变量str指向StringBuffer实例所在的堆空间，通过str可以操作该对象。

强引用的特点：

• 强引用可以直接访问目标对象。

• 强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收。JVM宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指向的对象。

• 强引用可能导致内存泄漏。

软引用

软引用是除了强引用外，最强的引用类型。可以通过 java.lang.ref.SoftReference 使用软引用。一个持有软引用的对象，不会被JVM很快回收，JVM会根据当前堆的使用情况来判断何时回收。当堆使用率临近阈值时，才会去回收软引用的对象。因此，软引用可以用于实现对内存敏感的高速缓存。

SoftReference的特点： 它的一个实例保存对一个Java对象的软引用， 该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对 这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get()方法将返回null。

下面举一个例子说明软引用的使用方法。

在你的IDE设置参数 -Xmx5m -Xms5m -XX:+PrintGCDetails 规定堆内存大小为5m。

public class MyObject {
    private byte[] bytes;

    public MyObject() {
        bytes = new byte[1024 * 1024 * 2];
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject = new MyObject();
        SoftReference sf = new SoftReference<>(myObject);
        // 软引用维护的对象，并不是说在内存不足时就会被清空； 
        // 只有在内存不足时，如果软引用的对象已经没有其他引用了，才会被回收
        // 因此此处需将引用的myObject对象置空, 注释掉该行将不会被回收
        myObject = null;
        System.out.println("是否被回收" + sf.get());
        // 分配了2M内存空间导致触发GC, 回收软引用对象
        byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 2];
        System.out.println("是否被回收" + sf.get());
    }
}

运行结果：

是否被回收com.jaemon.demo.MyObject@2ef9b8bc
是否被回收null

弱引用

弱引用是一种比软引用较弱的引用类型。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间是否足够，都会将对象进行回收。在java中，可以用java.lang.ref.WeakReference实例来保存对一个Java对象的弱引用。

public class MyObject {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject obj = new MyObject();
        WeakReference sf = new WeakReference(obj);
        // 弱引用维护的对象，并不是说在 GC 时就会被清空； 
        // 只是在 GC 时，如果弱引用的对象已经没有其他引用了，才会被回收
        // 因此此处需将引用的obj对象置空, 注释掉该行将不会被回收
        obj = null;
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
        System.gc();
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
    }
}

运行结果：

是否被回收com.jaemon.demo.MyObject@17c68925
是否被回收null

软引用，弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据，如果这么做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存溢出。而当内存资源充足时，这些缓存数据又可以存在相当长的时间，从而起到加速系统的作用。

虚引用

虚引用是所有类型中最弱的一个。一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎是一样的，随时可能被垃圾回收器回收。当试图通过虚引用的get()方法取得强引用时，总是会失败。并且，虚引用必须和引用队列一起使用，它的作用在于跟踪垃圾回收过程。

当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在垃圾回收后，销毁这个对象，将这个虚引用加入引用队列。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

public class MyObject {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject obj = new MyObject();
        ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference sf = new PhantomReference<>(obj, referenceQueue);
        obj = null;
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
        System.gc();
        System.out.println("是否被回收"+sf.get());
    }
}

运行结果：

是否被回收null
是否被回收null

虚引用使用上需要注意几点：

• 必须和ReferenceQueue配合使用

• PhantomReference的get方法始终返回null

• 当垃圾回收器决定对PhantomReference对象进行回收时，会将其插入ReferenceQueue中。

对虚引用的get()操作，总是返回null，因为sf.get()方法的实现如下：

public class PhantomReference<T> extends Reference<T> {

    public T get() {
        return null;
    }

    public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
        super(referent, q);
    }

}

WeakHashMap类及其实现

WeakHashMap类在java.util包内，它实现了Map接口，是HashMap的一种实现，它使用弱引用作为内部数据的存储方案。WeakHashMap是弱引用的一种典型应用，它可以作为简单的缓存表解决方案。

使用WeakHashMap保存大量的数据：

public static void main(String[] args) {
    Map map = new WeakHashMap();

    for (int i = 0; i < 20000; i++) {
        map.put("key" + i, new byte[i]);
    }

    System.out.println(map.size());
}

// output: 24

使用-Xmx5M限定堆内存，代码正常运行结束，如果把WeakHashMap替换为HashMap的话，代码执行将会抛出异常：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

由此可见，WeakHashMap会在系统内存紧张时使用弱引用，自动释放掉持有弱引用的内存数据。

但如果WeakHashMap的key都在系统内持有强引用，那么WeakHashMap就退化为普通的HashMap，因为所有的表项都无法被自动清理。