我們知道Java語(yǔ)言中沒(méi)有指針，取而代之的是引用reference。Java中的引用又可以分為四種：強(qiáng)引用，弱引用(WeakReference)，軟引用(SoftReference)，虛引用(PhantomReference)。其中強(qiáng)引用，就是我們平時(shí)使用的最多的最普通的引用，虛引用一般我們是沒(méi)有機(jī)會(huì)使用到的。所以我們主要了解下 WeakReference 和 SoftReference(除了上面說(shuō)的四種引用之外，其實(shí)還有一種引用——原子引用AtomicReference，用于并發(fā)編程環(huán)境)。

1. 先上一段代碼：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args){        LinkedList<byte[]> list = new LinkedList<>();        for(int i=0; i<1024; i++){            list.add(new byte[1024*1024]);        }    }}

上面的代碼會(huì)拋出：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

堆內(nèi)存溢出。因?yàn)槲覀儾粩嗟脑诙焉戏峙湟粋€(gè) 1M 大小的 byte[]對(duì)象，并且將該引用加入到 list 中，循環(huán)1024次，需要占用 1G 的堆內(nèi)存，從而導(dǎo)致 heap space OutOfMemory.

2. 我們使用 WeekReference 對(duì)代碼進(jìn)行修改：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args) {        long beginTime = System.nanoTime();        LinkedList<WeakReference<byte[]>> list = new LinkedList<>();        for (int i = 0; i < 1024; i++) {            list.add(new WeakReference<>(new byte[1024 * 1024]));        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.PRintln(endTime - beginTime);    }}

輸出的結(jié)果：195947704 (0.19秒)

我們發(fā)現(xiàn)堆內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤沒(méi)有了。這是什么原因呢。因?yàn)槲覀兪褂昧?弱引用WeekReference 來(lái)引用堆上的 1M 的byte[]對(duì)象，而弱引用WeekReference引用的對(duì)象，如果僅僅只被弱引用，而沒(méi)有被強(qiáng)引用的話，在下一次GC時(shí)，就會(huì)回收該對(duì)象占用的內(nèi)存，所以不會(huì)內(nèi)存溢出。

3. 我們使用 SoftReference 對(duì)代碼進(jìn)行修改：

public class ReferenceTest {    public static void main(String[] args) {        long beginTime = System.nanoTime();        LinkedList<SoftReference<byte[]>> list = new LinkedList<>();        for (int i = 0; i < 1024; i++) {            list.add(new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]));        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println(endTime - beginTime);    }}

輸出結(jié)果：1499904286 (1.5秒)

我們發(fā)現(xiàn)堆內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤也沒(méi)有了。因?yàn)槲覀兪褂昧?軟引用SoftReference 來(lái)引用堆上的 1M 的byte[]對(duì)象，而軟引用SoftReference引用的對(duì)象，如果僅僅只被軟引用，而沒(méi)有被強(qiáng)引用的話，在內(nèi)存空間不足時(shí)，GC 就會(huì)回收該對(duì)象占用的內(nèi)存，所以不會(huì)內(nèi)存溢出。

但是我們注意到 采用WeekReference和采用SoftReference所花費(fèi)的時(shí)間，有接近10被的差距。原因應(yīng)該是，SoftReference只有在內(nèi)存空間不足時(shí)，GC才會(huì)回收對(duì)象占用的空間，而這時(shí)進(jìn)行的是 full GC，full GC會(huì)導(dǎo)致 STW 程序暫停，所以花費(fèi)的時(shí)間過(guò)多。

4. 總結(jié)

強(qiáng)引用：只要堆上的對(duì)象，被至少一個(gè)強(qiáng)引用所指向，那么GC就不會(huì)回收該對(duì)象的內(nèi)存空間。

弱引用：只要堆上的對(duì)象僅僅只被弱引用所指向，不管當(dāng)前內(nèi)存空間是否足夠，下次GC都會(huì)回收對(duì)象的內(nèi)存空間。

軟引用：只要堆上的對(duì)象僅僅只被軟引用所指向，并且當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)，GC才會(huì)回收對(duì)象的內(nèi)存空間。

WeakReference 和 SoftReference一般使用在構(gòu)造一個(gè)緩存系統(tǒng)，比如使用一個(gè)map來(lái)構(gòu)造。因?yàn)榫彺嫦到y(tǒng)是一個(gè)“全生命期”的對(duì)象，系統(tǒng)停止，緩存對(duì)象才會(huì)被銷毀，所以當(dāng)我們不斷的想緩存對(duì)象中添加對(duì)象時(shí)，那么就會(huì)導(dǎo)致該緩存對(duì)象map所引用的對(duì)象越來(lái)越多，而因?yàn)槭菑?qiáng)引用，這些被放進(jìn)map緩存了的對(duì)象不能被GC鎖回收，那么就導(dǎo)致系統(tǒng)堆內(nèi)存占用會(huì)越來(lái)越大，從而最終導(dǎo)致內(nèi)存溢出。

那么此時(shí)我們就可以使用 WeakReference 或 SoftReference了，將強(qiáng)引用通過(guò)WeakReference 和 SoftReference 包裝之后，變成弱引用和軟引用，那么當(dāng)緩存中的對(duì)象，僅僅被緩存map鎖引用時(shí)，那么分別在下次GC和內(nèi)存不足GC時(shí)就會(huì)回收這些對(duì)象占用的內(nèi)存。其實(shí)JDK給我們提供了一個(gè)專門的類：WeakHashMap ，弱引用的hashMap，所以構(gòu)造緩存系統(tǒng)是，我們可以考慮使用它。

其實(shí)這里引出了另外一個(gè)問(wèn)題，jdk中眾多的map，我們應(yīng)該如何進(jìn)行選擇：

HashMap

ConcurrentHashMap

TreeMap

WeakHashMap

LinkedHashMap

Collections.synchronizedMap

Hashtable

等等。我們?cè)谶x擇一個(gè)map時(shí)，應(yīng)該好好的考慮下，那個(gè)更加適合我們的需求。