1. 核心概念：什么是 WeakReference？

WeakReference（弱引用）是 Java java.lang.ref 包下提供的一種引用類型。它的特點(diǎn)是：當(dāng)垃圾回收器（GC）進(jìn)行掃描時(shí)，無(wú)論當(dāng)前內(nèi)存是否充足，只要被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象沒有其他強(qiáng)引用**，那么這個(gè)對(duì)象就會(huì)被回收。

這與我們平時(shí)普通的對(duì)象引用（強(qiáng)引用，Strong Reference）形成鮮明對(duì)比：

• 強(qiáng)引用：Object obj = new Object();。只要強(qiáng)引用存在，垃圾收集器就永遠(yuǎn)不會(huì)回收被引用的對(duì)象。
• 弱引用：WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(obj);。即使弱引用存在，只要發(fā)生 GC 且對(duì)象沒有強(qiáng)引用，它就會(huì)被回收。

2. 工作原理

WeakReference 的工作原理與 Java 的垃圾回收機(jī)制緊密相關(guān)。JVM 中的垃圾回收器使用可達(dá)性分析算法來判斷對(duì)象是否存活。

可達(dá)性分析：
GC Roots 是所有引用鏈的起點(diǎn)（如虛擬機(jī)棧中的局部變量、靜態(tài)變量等）。如果一個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連，則證明此對(duì)象是不可用的。

引用級(jí)別（強(qiáng)度從高到低）：

1. 強(qiáng)引用 (Strong Reference)：絕不回收。
2. 軟引用 (Soft Reference)：內(nèi)存不足時(shí)（OOM 前）才回收。
3. 弱引用 (Weak Reference)：發(fā)現(xiàn)即回收。只要 GC 發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象只被弱引用指向，就會(huì)立刻將其標(biāo)記為可回收對(duì)象，并在下一次 GC 時(shí)回收其內(nèi)存。
4. 虛引用 (Phantom Reference)：對(duì)象回收跟蹤。無(wú)法通過它獲取對(duì)象實(shí)例，其唯一目的是在對(duì)象被回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知。

WeakReference 的工作流程可以簡(jiǎn)化為：

1. 你創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，并用一個(gè) WeakReference 來包裝它。
2. 當(dāng)你將對(duì)象的強(qiáng)引用置為 null（obj = null;）后，這個(gè)對(duì)象就只剩下 WeakReference 這一個(gè)“微弱”的引用了。
3. 下一次垃圾回收發(fā)生時(shí)，GC 會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)對(duì)象是“弱可達(dá)”的。
4. GC 會(huì)立即回收這個(gè)對(duì)象的內(nèi)存。
5. 回收之后，你的 WeakReference.get() 方法將返回 null。

3. 主要用法和示例

基本使用

import java.lang.ref.WeakReference;

public class WeakReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)引用對(duì)象
        Object strongRef = new Object();

        // 2. 用弱引用包裝這個(gè)對(duì)象
        WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(strongRef);

        // 3. 此時(shí)既有強(qiáng)引用，也有弱引用。GC 不會(huì)回收它。
        System.out.println("Before GC (Strong ref exists): " + weakRef.get()); // 有輸出

        // 4. 切斷強(qiáng)引用！這是關(guān)鍵一步。
        strongRef = null;

        // 5. 建議系統(tǒng)進(jìn)行垃圾回收（這只是建議，不保證立即執(zhí)行）
        System.gc();

        // 6. 給 GC 一點(diǎn)時(shí)間執(zhí)行
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 7. 檢查弱引用指向的對(duì)象是否被回收
        System.out.println("After GC (Only weak ref): " + weakRef.get()); // 輸出 null
    }
}

輸出結(jié)果：

Before GC (Strong ref exists): java.lang.Object@1b6d3586
After GC (Only weak ref): null

典型應(yīng)用場(chǎng)景：實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的緩存

這是 WeakReference 最經(jīng)典的使用場(chǎng)景。你可以用它來構(gòu)建一個(gè)緩存，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，緩存中的條目會(huì)被自動(dòng)清除，從而避免內(nèi)存泄漏（Memory Leak）。

import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SimpleCache<K, V> {
    private final Map<K, WeakReference<V>> cache = new HashMap<>();

    public void put(K key, V value) {
        cache.put(key, new WeakReference<>(value));
    }

    public V get(K key) {
        WeakReference<V> weakRef = cache.get(key);
        if (weakRef != null) {
            // 如果弱引用指向的對(duì)象還沒被GC回收，就返回它
            return weakRef.get();
        }
        // 如果被回收了或者不存在，就返回null
        return null;
    }

    // 可以添加一個(gè)方法來清理Map中那些已經(jīng)被GC回收的條目（key還在，value為null的Entry）
    public void cleanUp() {
        cache.entrySet().removeIf(entry -> entry.getValue().get() == null);
    }
}

為什么這樣用？

緩存的數(shù)據(jù)通常不是至關(guān)重要的。如果內(nèi)存緊張，丟棄部分緩存數(shù)據(jù)是可以接受的，應(yīng)用程序可以從原始數(shù)據(jù)源（如數(shù)據(jù)庫(kù)）重新加載。使用 WeakReference 可以讓 GC 充當(dāng)你的“緩存清理工”，自動(dòng)管理內(nèi)存，你無(wú)需編寫復(fù)雜的內(nèi)存淘汰算法（如 LRU）。

注意： 上面的 SimpleCache 中的 Map 本身仍然持有 key 的強(qiáng)引用和 WeakReference 對(duì)象的強(qiáng)引用。如果 key 本身是一個(gè)大對(duì)象，你可能需要類似 WeakHashMap 的結(jié)構(gòu)。

4. 注意事項(xiàng)

1. 配合 ReferenceQueue 使用：你可以將一個(gè) ReferenceQueue 傳遞給 WeakReference 的構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)弱引用指向的對(duì)象被垃圾回收后，這個(gè) WeakReference 對(duì)象本身會(huì)被加入到這個(gè)隊(duì)列中。這允許你執(zhí)行一些后續(xù)的清理工作，例如從緩存 Map 中移除對(duì)應(yīng)的鍵。

   ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
   WeakReference weakRef = new WeakReference<>(new Object(), queue);
   // … 之后可以檢查 queue.poll() 來獲取被回收的引用

2. 不是銀彈：WeakReference 主要用于緩解內(nèi)存問題，而不是解決邏輯問題。你的代碼必須能處理 get() 返回 null 的情況（即對(duì)象已被回收）。

3. 性能：頻繁創(chuàng)建 WeakReference 對(duì)象和進(jìn)行 GC 本身也有開銷，不要濫用。

4. 與 SoftReference 的區(qū)別：

   • WeakReference：GC 看到就回收，更激進(jìn)。
   • SoftReference：只有在內(nèi)存不足（即將發(fā)生 OOM）時(shí)才會(huì)回收，更適合做緩存，因?yàn)槟鼙M可能長(zhǎng)時(shí)間地保留數(shù)據(jù)。而 WeakReference 的緩存被回收得更快。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于java引用類型WeakReference用法及原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java WeakReference用法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！