Java中的引用类型和使用场景

作者：Grey

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Java中的引用类型分成强引用， 软引用, 弱引用, 虚引用。

没有引用指向这个对象，垃圾回收会回收

当有一个对象被一个软引用所指向的时候，只有系统内存不够用的时候，才会被回收，可以用做缓存（比如缓存大图片）

示例如下代码：注：执行以下方法的时候，需要把VM options设置为<code>-Xms20M -Xmx20M</code>。

上述代码在第一次执行<code>System.out.println(reference.get())</code>时候，由于堆的最大最小值都是<code>20M</code>，而我们分配的<code>byte</code>数组是<code>10M</code>，没有超过最大堆内存，所以执行垃圾回收，软引用不被回收，后续又调用了<code>byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 10];</code>再次分配了<code>10M</code>内存，此时堆内存已经超过设置的最大值，会进行回收，所以最后一步的<code>System.out.println(reference.get());</code>无法<code>get</code>到数据。

只要垃圾回收，就会回收。如果有一个强引用指向弱引用中的这个对象，如果这个强引用消失，这个对象就应该被回收。一般用在容器里面。

代码示例如下：

如果执行了一次<code>GC</code>，<code>reference.get()</code> 获取到的值即为空。

弱引用的一个典型应用场景就是<code>ThreadLocal</code>，以下是<code>ThreadLocal</code>的的简要介绍

set方法

get方法

<code>ThreadLocalMap</code>是当前线程的一个成员变量，所以，其他线程无法读取当前线程设置的<code>ThreadLocal</code>值。

<code>ThreadLocal</code>的主要应用场景

场景一：每个线程需要一个独享的对象：假设有100个线程都需要用到<code>SimpleDateFormat</code>类来处理日期格式，如果共用一个<code>SimpleDateFormat</code>，就会出现线程安全问题，导致数据出错，如果加锁，就会降低性能，此时使用<code>ThreadLocal</code>，给每个线程保存一份自己的本地<code>SimpleDateFormat</code>，就可以同时保证线程安全和性能需求。

场景二：每个线程内部保存全局变量，避免传参麻烦：假设一个线程的作用是拿到前端用户信息，逐层执行<code>Service1</code>，<code>Service2</code>，<code>Service3</code>，<code>Service4</code>层的业务逻辑，其中每个业务层都会用到用户信息，此时一个解决办法就是将<code>User</code>信息对象作为参数层层传递，但是这样会导致代码冗余且不利于维护。此时可以将<code>User</code>信息对象放入当前线程的<code>Threadlocal</code>中，就变成了全局变量，在每一层业务层中，需要使用的时候直接从<code>Threadlocal</code>中获取即可。

场景三：<code>Spring</code>的声明式事务，数据库连接写在配置文件，多个方法可以支持一个完整的事务，保证多个方法是用的同一个数据库连接（其实就是放在<code>ThreadLocal</code>里面）

了解了<code>ThreadLocal</code>简要介绍以后，我们可以深入理解一下<code>ThreadLocal</code>的一个内部原理，前面提到，<code>ThreadLocal</code>的<code>set</code>方法实际上是往当前线程的一个<code>threadLocals</code>表中插入一条记录，而这个表中的记录都存在一个<code>Entry</code>对象中，这个对象有一个key和一个value，<code>key</code>就是当前线程的<code>ThreadLocal</code>对象。

这个<code>Entry</code>对象继承了<code>WeakReference</code>, 且构造函数调用了<code>super(k)</code>, 所以<code>Entry</code>中的<code>key</code>是通过一个弱引用指向的<code>ThreadLocal</code>，所以，我们在主方法中调用

<code>tl</code>是通过强引用指向这个<code>ThreadLocal</code>对象。

当前线程的<code>threadLocalMap</code>中的<code>key</code>是通过弱引用指向<code>ThreadLocal</code>对象，这样就可以保证，在<code>tl</code>指向空以后，这个<code>ThreadLocal</code>会被回收，否则，如果<code>threadLocalMap</code>中的<code>key</code>是强引用指向<code>ThreadLocal</code>对象话，这个<code>ThreadLocal</code>对象永远不会被回收。就会导致内存泄漏。

但是，即便<code>key</code>用弱引用指向<code>ThreadLocal</code>对象，<code>key</code>值被回收后，<code>Entry</code>中的<code>value</code>值就无法被访问到了，且<code>value</code>是通过强引用关联，所以，也会导致内存泄漏，所以，每次在<code>ThreadLocal</code>中的对象不用了，记得要调用<code>remove</code>方法，把对应的<code>value</code>也给清掉。

用于管理堆外内存回收

虚引用关联了一个对象，以及一个队列，只要垃圾回收，虚引用就被回收，一旦虚引用被回收，虚引用会被装到这个队列，并会收到一个通知（如果有值入队列，会得到一个通知）所以，如果想知道虚引用何时被回收，就只需要不断监控这个队列是否有元素加入进来了。

虚引用里面关联的对象用get方法是无法获取的。

JDK的<code>NIO</code>包中有一个<code>DirectByteBuffer</code>， 这个<code>buffer</code>指向的是堆外内存，所以当这个<code>buffer</code>设置为空的时候，Java的垃圾回收无法回收，所以，可以用虚引用来管理这个<code>buffer</code>，当我们检测到这个虚引用被垃圾回收器回收的时候，可以做出相应的处理，去回收堆外内存。

juc