你真的懂软引用、弱引用、虚引用吗？

网上10篇关于软引用、弱引用的文章有8篇是错的。以致于，在谈到ThreadLocal等上层建筑时胡说八道，却并不知道自己在胡说八道。

引用类型分为如下几种：

强引用：普通对象引用。

软引用：如果内存不够就自动清理。（前提是没有强引用指向被引用对象）

弱引用：垃圾回收机制一运行，不管内存够不够，它都会被清理。（前提是没有强引用指向被引用对象）

虚引用：跟踪对象被GC的状态。必须与ReferenceQueue配合使用。

要理解这几种引用，最重要的概念是理解“清理（clear）”这个概念。注意，我在这里绝对没有使用“回收”这个词。

我们来看下面这两句：

    Object obj = new Object();
    SoftReference sRef = new SoftReference(obj); // No generics, bite me.

执行后，在内存中大体如下：

栈上有两个变量，obj和sRef，分别指向堆里的两个具体对象，注意，这两个引用都是强引用（粗箭头所示），也就是说一个软引用对象和普通对象没什么不同。而堆中的软引用对象对实际对象（referent）的引用，是软引用（细箭头所示）。

“清理”的语义，就是把这个细箭头断开（如图中红叉所示）。“清理”既不是指回收堆里的软引用对象，也不是回收被引用对象即referent，而是切断这个软引用，即切断堆里这两个对象间的联系；使得sRef.get()返回null。

这是重点：“清理”的意思是切断软引用对象与被引用对象的联系，不是任何回收动作本身。

有两种方法“清理”软引用：第一，程序主动调用Reference的clear()函数；第二，当GC“感到”内存可能不足，且referent没有强引用时（此时称作softly reachable），自动切断其联系；如果注册了ReferenceQueue则在切断后将软引用对象入Queue。

WeakReference与SoftReference的唯一不同是它不管内存够不够，下一次GC运行时就执行自动清理（以及入Queue）。

那么，指向referent的所有软引用都被清理后，referent是不是就立刻被回收了？不一定。一方面，可能有强引用还在引用它（比如上面我们没有让obj=null）；另一方面，就算再没有别的引用了，如果它覆写了finalize()函数，那么就还要经过finalizable标记、finalization等步骤之后才会被回收，也就是说要等到下一次GC。

至于那个软引用对象，它就是一个普通对象，对它的回收跟其它对象没什么不同，比如令sRef=null，它就变成可回收的了。

Weak和Soft都可以与引用队列配合使用，也可以不。队列是一个工具，用来通知程序：referent不可达了。比如WeakHashMap就用了Queue，而ThreadLocal没有用，他们本质上是一种东西，一种思想的产物。都是将实际Map.Entry里的那个key变为指向put(key, value)的那个key的弱引用（确切地说，Entry本身继承自WeakReference，它指向原始key，value仍作为Entry的属性存在）。这样，当你在Map外面不再有对这个key的强引用了，GC运行时就会执行清理，那个Entry里的key就get到null，此时就要把这个Entry删掉。不同之处在于WeakHashMap用Queue，在任何时候访问这个Map都调用一次ReferenceQueue.poll()，来看是否有null的key，有的话就删掉对应的Entry。而ThreadLocal不使用Queue，当你调用get、set、remove等操作时，会调用一个叫expungeStaleEntry的方法，它会遍历ThreadLocalMap，删掉那些key为null的Entry。

虚引用则是一个很无厘头的东西，它的get方法任何时候都返回null。这意味着它没什么用。唯一作用是当referent处于可回收状态时自己就入Queue，使程序知道有这么回事，以便做些扫尾工作，代替finalize函数；它比finalize函数强的地方在于它永远得不到referent，因此无法将之“复活”。

finalize函数有个悖论问题，那就是，finalize本来是在GC时调用的，但在finalize里却可以复活这个对象，比如anotherObj.someProp=this；一下子把它起死回生了，于是本次GC反而不能回收它。

见https://www.baeldung.com/java-phantom-reference

在JDK9之前，PhantomReference行为与WeakReference和SoftReference都不同，它入Queue前不会自动清理，JDK9之后改成和其它Reference行为一致了。

下面附送一个WeakHashMap验证小程序。演示它的自删。

import java.util.WeakHashMap;

public class WeakHashMapTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {

        WeakHashMap m = new WeakHashMap();
        
        for(int i=0; i<200; i++) {
            Object key = new String("key" + i);
            Object val = new Integer(i);
            m.put(key, val);

        }
        
        System.out.println(m.get("key42")); // 42
        System.out.println(m.size()); // 200
        
        // force gc!
        System.gc(); 
        System.runFinalization();
        
        m.remove("key42"); // remove() causes enqueue and deleting of entries
        System.out.println(m.size()); // 0

    }
}