定義

弱引用是使用WeakReference創(chuàng)建的引用，弱引用也是用來描述非必需對(duì)象的，它是比軟引用更弱的引用類型。在發(fā)生GC時(shí)，只要發(fā)現(xiàn)弱引用，不管系統(tǒng)堆空間是否足夠，都會(huì)將對(duì)象進(jìn)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(duì)象，一旦在GC時(shí)被掃描到，就逃脫不了被回收的命運(yùn)。

但是，弱引用指向的對(duì)象也并不一定就馬上會(huì)被回收，如果弱引用對(duì)象較大，直接進(jìn)到了老年代，那么就可以茍且偷生到Full GC觸發(fā)前，所以弱引用對(duì)象也可能存在較長的一段時(shí)間。一旦一個(gè)弱引用對(duì)象被垃圾回收器回收，便會(huì)加入到一個(gè)引用隊(duì)列中（如果有的話）。

弱引用對(duì)應(yīng)的類為WeakReference，舉個(gè)栗子：

String s = new String('Frank'); WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<String>(s);s = null;

這里我們把s設(shè)置為null后，字符串對(duì)象便只有弱引用指向它。

弱可達(dá)

如果一個(gè)對(duì)象與GC Roots之間僅存在弱引用，則稱這個(gè)對(duì)象為弱可達(dá)(weakly reachable)對(duì)象。

注意

在垃圾回收器回收一個(gè)對(duì)象前，WeakReference類所提供的get方法會(huì)返回其引用對(duì)象的強(qiáng)引用，一旦垃圾回收器回收掉該對(duì)象之后，get方法將返回null。所以在獲取弱引用對(duì)象的代碼中，一定要判斷是否為null，以免出現(xiàn)NullPointerException異常導(dǎo)致應(yīng)用崩潰。

下面的代碼會(huì)讓s再次持有對(duì)象的強(qiáng)引用：

s = weakRef.get();

如果在weakRef包裹的對(duì)象被回收前，用強(qiáng)引用關(guān)聯(lián)該對(duì)象，那這個(gè)對(duì)象又會(huì)變成強(qiáng)可達(dá)狀態(tài)。

來看一個(gè)簡單的栗子了解一下WeakReference引用的對(duì)象是何時(shí)被回收的：

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(duì)象，并用一個(gè)強(qiáng)引用指向它 //oomObj = weakRef.get(); // 該線程不斷讀取這個(gè)弱引用，并不斷往列表里插入數(shù)據(jù)，以促使系統(tǒng)早點(diǎn)進(jìn)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(gè)線程不斷讀取引用隊(duì)列，當(dāng)弱引用指向的對(duì)象唄回收時(shí)，該引用就會(huì)被加入到引用隊(duì)列中 new Thread(() -> { while (true) { Reference<? extends TestClass> poll = QUEUE.poll(); if (poll != null) { System.out.println('--- 弱引用對(duì)象被jvm回收了 ---- ' + poll); System.out.println('--- 回收對(duì)象 ---- ' + poll.get()); } } }).start(); //將強(qiáng)引用指向空指針 那么此時(shí)只有一個(gè)弱引用指向TestClass對(duì)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(shè)置一下虛擬機(jī)參數(shù)：

-verbose:gc -Xms4m -Xmx4m -Xmn2m

運(yùn)行結(jié)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 - TestTestClass - TestTestClass - Test[GC (Allocation Failure) 1621K->984K(3584K), 0.0011455 secs]--- 弱引用對(duì)象被jvm回收了 ---- java.lang.ref.WeakReference@51a947fe--- 回收對(duì)象 ---- nullnull...省略n個(gè)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 spaceDumping 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 spaceat 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(shí)弱引用也并不是一發(fā)生GC就被回收掉了。

應(yīng)用場景

如果一個(gè)對(duì)象僅僅是偶爾使用，并且希望在使用時(shí)隨時(shí)就能獲取到，但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集，那么你應(yīng)該用 WeakReference 來引用該對(duì)象。

弱引用可以和一個(gè)引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，如果弱引用所引用的對(duì)象被垃圾回收，Java虛擬機(jī)就會(huì)把這個(gè)弱引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列中。

一般來說，很少直接使用WeakReference，而是使用WeakHashMap。在WeakHashMap中，內(nèi)部有一個(gè)引用隊(duì)列，插入的元素會(huì)被包裹成WeakReference，并加入隊(duì)列中，用來做緩存再合適不過。

在Tomcat的緩存中，其實(shí)就用到了WeakHashMap：

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?cái)?shù)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(gè)map，如果對(duì)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(duì)時(shí)，先檢查eden緩存的容量是否超出設(shè)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(duì)都放入longterm。再將eden清空并插入該鍵值對(duì)。

在get方法中，也是優(yōu)先從eden中找對(duì)應(yīng)的key，如果沒有則進(jìn)入longterm緩存中查找，找到后就加入eden緩存并返回。

經(jīng)過這樣的設(shè)計(jì)，相對(duì)常用的對(duì)象都能在eden緩存中找到，不常用（有可能被銷毀的對(duì)象）的則進(jìn)入longterm緩存。而longterm的key的實(shí)際對(duì)象沒有其他引用指向它時(shí)，gc就會(huì)自動(dòng)回收heap中該弱引用指向的實(shí)際對(duì)象，并將弱引用放入其引用隊(duì)列中。

弱引用與軟引用對(duì)比

弱引用與軟引用的區(qū)別在于：

只具有弱引用的對(duì)象擁有更短暫的生命周期。 被垃圾回收器回收的時(shí)機(jī)不一樣，在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對(duì)象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否，都會(huì)回收它的內(nèi)存。而被軟引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只有在內(nèi)存不足時(shí)才會(huì)被回收。 弱引用不會(huì)影響GC，而軟引用會(huì)一定程度上對(duì)GC造成影響。

相似之處：都是用來描述非必需對(duì)象的。

那么什么時(shí)候用SoftReference，什么時(shí)候用WeakReference呢？

如果緩存的對(duì)象是比較大的對(duì)象，使用頻率相對(duì)較高的對(duì)象，那么使用SoftReference會(huì)更好，因?yàn)檫@樣能讓緩存對(duì)象有更長的生命周期。

如果緩存對(duì)象都是比較小的對(duì)象，使用頻率一般或者相對(duì)較低，那么使用WeakReference會(huì)更合適。

當(dāng)然，如果實(shí)在不知道選哪個(gè)，一般而言，用作緩存時(shí)使用WeakHashMap都不會(huì)有太大問題。

小結(jié)

弱引用是比軟引用更弱的引用類型 弱引用不能延長對(duì)象的生命周期，一旦對(duì)象只剩下弱引用，它就隨時(shí)可能會(huì)被回收 可以通過弱引用獲取對(duì)象的強(qiáng)引用 弱引用適合用作緩存

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