定義
弱引用是使用WeakReference創建的引用，弱引用也是用來描述非必需對象的，它是比軟引用更弱的引用類型。在發生GC時，只要發現弱引用，不管系統堆空間是否足夠，都會將對象進行回收。
說明
弱引用，從名字來看就很弱嘛，這種引用指向的對象，一旦在GC時被掃描到，就逃脫不了被回收的命運。
但是，弱引用指向的對象也并不一定就馬上會被回收，如果弱引用對象較大，直接進到了老年代，那么就可以茍且偷生到Full GC觸發前，所以弱引用對象也可能存在較長的一段時間。一旦一個弱引用對象被垃圾回收器回收，便會加入到一個引用隊列中（如果有的話）。
弱引用對應的類為WeakReference，舉個栗子：
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String s = new String("Frank"); WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<String>(s);s = null; |
這里我們把s設置為null后，字符串對象便只有弱引用指向它。
弱可達
如果一個對象與GC Roots之間僅存在弱引用，則稱這個對象為弱可達(weakly reachable)對象。
注意
在垃圾回收器回收一個對象前，WeakReference類所提供的get方法會返回其引用對象的強引用，一旦垃圾回收器回收掉該對象之后，get方法將返回null。所以在獲取弱引用對象的代碼中，一定要判斷是否為null，以免出現NullPointerException異常導致應用崩潰。
下面的代碼會讓s再次持有對象的強引用：
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s = weakRef.get(); |
如果在weakRef包裹的對象被回收前，用強引用關聯該對象，那這個對象又會變成強可達狀態。
來看一個簡單的栗子了解一下WeakReference引用的對象是何時被回收的：
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public class WeakReferenceTest { private static final List<Object> TEST_DATA = new LinkedList<>(); private static final ReferenceQueue<TestClass> QUEUE = new ReferenceQueue<>(); public static void main(String[] args) { TestClass obj = new TestClass("Test"); WeakReference<TestClass> weakRef = new WeakReference<>(obj, QUEUE); //可以重新獲得OOMClass對象，并用一個強引用指向它 //oomObj = weakRef.get(); // 該線程不斷讀取這個弱引用，并不斷往列表里插入數據，以促使系統早點進行GC new Thread(() -> { while (true) { TEST_DATA.add(new byte[1024 * 100]); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); Thread.currentThread().interrupt(); } System.out.println(weakRef.get()); } }).start(); // 這個線程不斷讀取引用隊列，當弱引用指向的對象唄回收時，該引用就會被加入到引用隊列中 new Thread(() -> { while (true) { Reference<? extends TestClass> poll = QUEUE.poll(); if (poll != null) { System.out.println("--- 弱引用對象被jvm回收了 ---- " + poll); System.out.println("--- 回收對象 ---- " + poll.get()); } } }).start(); //將強引用指向空指針 那么此時只有一個弱引用指向TestClass對象 obj = null; try { Thread.currentThread().join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); System.exit(1); } } static class TestClass { private String name; public TestClass(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "TestClass - " + name; } }} |
設置一下虛擬機參數：
-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m
運行結果如下：
[GC (Allocation Failure) 1017K->464K(3584K), 0.0014345 secs]
[GC (Allocation Failure) 1483K->536K(3584K), 0.0017221 secs]
[GC (Allocation Failure) 1560K->648K(3584K), 0.0036572 secs]
TestClass - Test
TestClass - Test
TestClass - Test
[GC (Allocation Failure) 1621K->984K(3584K), 0.0011455 secs]
--- 弱引用對象被jvm回收了 ---- java.lang.ref.WeakReference@51a947fe
--- 回收對象 ---- null
null
...省略n個null和幾次GC信息
[Full GC (Ergonomics) 2964K->2964K(3584K), 0.0025450 secs]
[Full GC (Allocation Failure) 2964K->2964K(3584K), 0.0021907 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid6860.hprof ...
Heap dump file created [3912229 bytes in 0.011 secs]
Exception in thread "Thread-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at weakhashmap.WeakReferenceTest.lambda$main$0(WeakReferenceTest.java:22)
at weakhashmap.WeakReferenceTest$$Lambda$1/764977973.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
可以看到，其實弱引用也并不是一發生GC就被回收掉了。
應用場景
如果一個對象僅僅是偶爾使用，并且希望在使用時隨時就能獲取到，但又不想影響此對象的垃圾收集，那么你應該用 WeakReference 來引用該對象。
弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。
一般來說，很少直接使用WeakReference，而是使用WeakHashMap。在WeakHashMap中，內部有一個引用隊列，插入的元素會被包裹成WeakReference，并加入隊列中，用來做緩存再合適不過。
在Tomcat的緩存中，其實就用到了WeakHashMap：
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public final class ConcurrentCache<K,V> { private final int size; private final Map<K,V> eden; private final Map<K,V> longterm; public ConcurrentCache(int size) { this.size = size; this.eden = new ConcurrentHashMap<>(size); this.longterm = new WeakHashMap<>(size); } public V get(K k) { // 先從eden中取 V v = this.eden.get(k); if (v == null) { // 如果取不到再從longterm中取 synchronized (longterm) { v = this.longterm.get(k); } // 如果取到則重新放到eden中 if (v != null) { this.eden.put(k, v); } } return v; } public void put(K k, V v) { if (this.eden.size() >= size) { // 如果eden中的元素數量大于指定容量，將所有元素放到longterm中 synchronized (longterm) { this.longterm.putAll(this.eden); } this.eden.clear(); } this.eden.put(k, v); }} |
這里有eden和longterm的兩個map，如果對jvm堆了解的話，可以看出tomcat在這里是使用ConcurrentHashMap和WeakHashMap做了類似分代緩存的操作。
在put方法里，在插入鍵值對時，先檢查eden緩存的容量是否超出設定的大小。如果沒有則直接放入eden緩存，如果超了則鎖定longterm將eden中所有的鍵值對都放入longterm。再將eden清空并插入該鍵值對。
在get方法中，也是優先從eden中找對應的key，如果沒有則進入longterm緩存中查找，找到后就加入eden緩存并返回。
經過這樣的設計，相對常用的對象都能在eden緩存中找到，不常用（有可能被銷毀的對象）的則進入longterm緩存。而longterm的key的實際對象沒有其他引用指向它時，gc就會自動回收heap中該弱引用指向的實際對象，并將弱引用放入其引用隊列中。
弱引用與軟引用對比
弱引用與軟引用的區別在于：
- 只具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。
- 被垃圾回收器回收的時機不一樣，在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內存區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。而被軟引用關聯的對象只有在內存不足時才會被回收。
- 弱引用不會影響GC，而軟引用會一定程度上對GC造成影響。
相似之處：都是用來描述非必需對象的。
那么什么時候用SoftReference，什么時候用WeakReference呢？
如果緩存的對象是比較大的對象，使用頻率相對較高的對象，那么使用SoftReference會更好，因為這樣能讓緩存對象有更長的生命周期。
如果緩存對象都是比較小的對象，使用頻率一般或者相對較低，那么使用WeakReference會更合適。
當然，如果實在不知道選哪個，一般而言，用作緩存時使用WeakHashMap都不會有太大問題。
小結
- 弱引用是比軟引用更弱的引用類型
- 弱引用不能延長對象的生命周期，一旦對象只剩下弱引用，它就隨時可能會被回收
- 可以通過弱引用獲取對象的強引用
- 弱引用適合用作緩存
以上就是詳解 JAVA 弱引用的詳細內容，更多關于java 弱引用的資料請關注服務器之家其它相關文章！
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