JAVA强、软、弱、虚引用 区别和使用场景
前言
Java执行GC判断对象是否存活有两种方式其中一种是引用计数。
引用计数：Java堆中每一个对象都有一个引用计数属性，引用每新增1次计数加1，引用每释放1次计数减1。
在JDK 1.2以前的版本中，若一个对象不被任何变量引用，那么程序就无法再使用这个对象。也就是说，只有对象处于(reachable)可达状态，程序才能使用它。
从JDK 1.2版本开始，对象的引用被划分为4种级别，从而使程序能更加灵活地控制对象的生命周期。这4种级别由高到低依次为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。
1.强引用(StrongReference)
1.1 强引用介绍
强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
Object strongReference = new Object();
如果强引用对象不使用时，需要弱化从而使GC能够回收，如下：
strongReference = null
显式地设置strongReference对象为null，或让其超出对象的生命周期范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象。具体什么时候收集这要取决于GC算法。
public void test() {
Object strongReference = new Object();
// 省略其他操作
}
在一个方法的内部有一个强引用，这个引用保存在Java栈中，而真正的引用内容(Object)保存在Java堆中。 当这个方法运行完成后，就会退出方法栈，则引用对象的引用数为0，这个对象会被回收。
但是如果这个strongReference是全局变量时，就需要在不用这个对象时赋值为null，因为强引用不会被垃圾回收。
ArrayList的Clear方法：
在ArrayList类中定义了一个elementData数组，在调用clear方法清空数组时，每个数组元素被赋值为null。 不同于elementData=null，强引用仍然存在，避免在后续调用add()等方法添加元素时进行内存的重新分配。 使用如clear()方法内存数组中存放的引用类型进行内存释放特别适用，这样就可以及时释放内存。
1.2 强引用的特点
- 强引用可以直接访问目标对象。
- 强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收。JVM宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指向的对象。
- 强引用可能导致内存泄露。
2.软引用（SoftReference）
2.1 软引用介绍
SoftReference：软引用–>当虚拟机内存不足时，将会回收它指向的对象；需要获取对象时，可以调用get方法。
可以通过java.lang.ref.SoftReference使用软引用。一个持有软引用的对象，不会被JVM很快回收，JVM会根据当前堆的使用情况来判断何时回收。当堆的使用率临近阈值时，才会回收软引用的对象。
2.2 软引用应用场景
例如从网络上获取图片，然后将获取的图片显示的同时，通过软引用缓存起来。当下次再去网络上获取图片时，首先会检查要获取的图片缓存中是否存在，若存在，直接取出来，不需要再去网络上获取。
2.3 软引用的简单使用
String str = new String("abc");
SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(str);
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用。如果软引用所引用对象被垃圾回收，JAVA虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
ReferenceQueue<String> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
String str = new String("abc");
SoftReference<String> softReference = new SoftReference<>(str, referenceQueue);
str = null;
// Notify GC
System.gc();
System.out.println(softReference.get()); // abc
Reference<? extends String> reference = referenceQueue.poll();
System.out.println(reference); //null
注意：软引用对象是在jvm内存不够的时候才会被回收，我们调用System.gc()方法只是起通知作用，JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的。就算扫描到软引用对象也不一定会回收它，只有内存不够的时候才会回收。
当内存不足时，JVM首先将软引用中的对象引用置为null，然后通知垃圾回收器进行回收：
if(JVM内存不足) {
// 将软引用中的对象引用置为null
str = null;
// 通知垃圾回收器进行回收
System.gc();
}
也就是说，垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软引用对象，而且虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软引用对象。对那些刚构建的或刚使用过的“较新的”软对象会被虚拟机尽可能保留，这就是引入引用队列ReferenceQueue的原因。
2.4 实际应用案例
正常是用来处理图片这种占用内存大的情况
View view = findViewById(R.id.button);
Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(),R.drawable.ic_launcher);
Drawable drawable = new BitmapDrawable(bitmap);
SoftReference<Drawable> drawableSoftReference = new SoftReference<Drawable>(drawable);
if(drawableSoftReference != null) {
view.setBackground(drawableSoftReference.get());
}
这样使用软引用好处
通过软引用的get()方法，取得drawable对象实例的强引用，发现对象被未回收。在GC在内存充足的情况下，不会回收软引用对象。此时view的背景显示.
实际情况中,我们会获取很多图片.然后可能给很多个view展示, 这种情况下很容易内存吃紧导致oom,内存吃紧，系统开始会GC。这次GC后，drawables.get()不再返回Drawable对象，而是返回null，这时屏幕上背景图不显示，说明在系统内存紧张的情况下，软引用被回收。
使用软引用以后，在OutOfMemory异常发生之前，这些缓存的图片资源的内存空间可以被释放掉的，从而避免内存达到上限，避免Crash发生。
2.5 注意避免软引用获取对象为null
在垃圾回收器对这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get方法会返回Java对象的强引用，一旦垃圾线程回收该Java对象之后，get方法将返回null。所以在获取软引用对象的代码中，一定要判断是否为null，以免出现NullPointerException异常导致应用崩溃。
3. 弱引用(WeakReference)
3.1 弱引用介绍
弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
弱引用也可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
3.2 WeakReference：防止内存泄漏，要保证内存被虚拟机回收
先看一个handler小案例【千万不要忽视淡黄色警告】
3.2.1 为什么这样会造成内存泄漏
这种情况就是由于android的特殊机制造成的：当一个android主线程被创建的时候，同时会有一个Looper对象被创建，而这个Looper对象会实现一个MessageQueue(消息队列)，当我们创建一个handler对象时，而handler的作用就是放入和取出消息从这个消息队列中，每当我们通过handler将一个msg放入消息队列时，这个msg就会持有一个handler对象的引用。
因此当Activity被结束后，这个msg在被取出来之前，这msg会继续存活，但是这个msg持有handler的引用，而handler在Activity中创建，会持有Activity的引用，因而当Activity结束后，Activity对象并不能够被gc回收，因而出现内存泄漏。
3.2.2 根本原因
Activity在被结束之后，MessageQueue并不会随之被结束，如果这个消息队列中存在msg，则导致持有handler的引用，但是又由于Activity被结束了，msg无法被处理，从而导致永久持有handler对象，handler永久持有Activity对象，于是发生内存泄漏。但是为什么为static类型就会解决这个问题呢？
因为在java中所有非静态的对象都会持有当前类的强引用，而静态对象则只会持有当前类的弱引用。
声明为静态后，handler将会持有一个Activity的弱引用，而弱引用会很容易被gc回收，这样就能解决Activity结束后，gc却无法回收的情况。
3.3 弱引用解决办法
private MyHandler handler = new MyHandler(this);
private static class MyHandler extends Handler{
WeakReference<FirstActivity> weakReference;
MyHandler(FirstActivity activity) {
weakReference = new WeakReference<>(activity);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
switch (msg.what){
}
}
}
4.虚引用(PhantomReference)
虚引用顾名思义，就是形同虚设。与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
应用场景：
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。 虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：
虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。
String str = new String("abc");
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
// 创建虚引用，要求必须与一个引用队列关联
PhantomReference pr = new PhantomReference(str, queue);
程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要进行垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。
总结
Java中4种引用的级别和强度由高到低依次为：强引用 -> 软引用 -> 弱引用 -> 虚引用
当垃圾回收器回收时，某些对象会被回收，某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object来标记存活的对象，然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收。
通过表格来说明一下，如下：
| 引用类型 | 被垃圾回收时间 | 用途 | 生存时间 |
|---|---|---|---|
| 强引用 | 从来不会 | 对象的一般状态 | JVM停止运行时终止 |
| 软引用 | 当内存不足时 | 对象缓存 | 内存不足时终止 |
| 弱引用 | 正常垃圾回收时 | 对象缓存 | 垃圾回收后终止 |
| 虚引用 | 正常垃圾回收时 | 跟踪对象的垃圾回收 | 垃圾回收后终止 |
