Java 7 四大引用類型全解析：強、軟、弱、虛引用與 GC 回收策略

Java 引用類型體系：從強到虛，精準控制對象生命周期

JDK 1.2 引入四種引用類型，配合 GC 實現靈活內存管理。按強度遞減：

強引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用

1. 強引用

Object obj = new Object(); // 最普遍
String str = "hello";

• GC 絕不回收 有強引用指向的對象
• 內存不足拋 OutOfMemoryError 也不回收
• 手動斷開：obj = null 或離開作用域

實戰：ArrayList.clear() 源碼

public void clear() {
    modCount++;
    for (int i = 0; i < size; i++)
        elementData[i] = null; // 逐個置 null，釋放強引用
    size = 0;
}

優於 elementData = null：保留數組容量，避免擴容開銷。

2. 軟引用

SoftReference sr = new SoftReference<>("abc");

• 內存夠用 → 不回收
• 內存不足 → 回收
• 適用：內存敏感緩存（圖片緩存、網頁緩存）

瀏覽器後退按鈕案例

BrowserPage page = loadPage(url);
SoftReference cache = new SoftReference<>(page);

// 用戶點後退
if (cache.get() != null) {
    show(cache.get()); // 緩存命中，極快
} else {
    page = loadPage(url); // 緩存被回收，重新加載
    cache = new SoftReference<>(page);
}

引用隊列

ReferenceQueue q = new ReferenceQueue<>();
SoftReference sr = new SoftReference<>("abc", q);
// 被回收後，sr 自動入隊 q
String ref = q.poll(); // 可輪詢處理回收後邏輯

3. 弱引用

WeakReference wr = new WeakReference<>("abc");

• GC 掃描到即回收，無論內存是否充足
• 生命周期更短，不阻礙對象被回收
• 適用：非必須緩存、監聽器映射、ThreadLocal

WeakHashMap 原理

// Key 為弱引用，Key 無強引用時自動移除條目
Map cache = new WeakHashMap<>();
cache.put(new CacheKey("user:1"), data);
// CacheKey 無其他引用 → 下次 GC 後條目自動消失

4. 虛引用

PhantomReference