引用類型層級與 GC 行為
Java 提供四種引用強度，為垃圾回收器提供靈活的內存管理策略，按生命週期由長到短：
| 引用類型 | 創建方式 | GC 回收時機 | 典型應用場景 |
|---|
| 強引用 | Object obj = new Object() | 永不主動回收（OOM 才拋棄） | 常規對象持有 |
| 軟引用 | SoftReference<T> ref = new SoftReference<>(obj) | 內存不足時回收 | 緩存、圖片加載池 |
| 弱引用 | WeakReference<T> ref = new WeakReference<>(obj) | 下次 GC 必回收 | WeakHashMap、監聽器 |
| 虛引用 | PhantomReference<T> ref = new PhantomReference<>(obj, queue) | GC 後進入引用隊列 | 堆外內存釋放、GC 監控 |
核心代碼示例
軟引用：內存敏感緩存
// 緩存場景：內存充足保留，不足自動清理
Map> imageCache = new HashMap<>();
public Bitmap getImage(String key) {
SoftReference ref = imageCache.get(key);
return ref != null ? ref.get() : null; // 可能返回 null
}
弱引用：自動清理映射
// WeakHashMap：Key 為弱引用，GC 時自動移除條目
Map cache = new WeakHashMap<>();
// 當 CacheKey 無強引用時，對應 Value 可被回收
虛引用：堆外內存釋放與 GC 追蹤
import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class PhantomRefDemo {
public static void main(String[] args) {
String obj = new String("DirectBuffer模擬");
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference phantom = new PhantomReference<>(obj, queue);
obj = null; // 切斷強引用
System.out.println(phantom.get()); // 永遠返回 null
System.gc(); // 強制 GC
System.runFinalization();
// 虛引用進入隊列，可在此釋放堆外資源
System.out.println(queue.poll() == phantom); // true
}
}
引用隊列機制
ReferenceQueue 是軟/弱/虛引用的協作橋樑：
- 對象被 GC 判定為可回收前，引用對象入隊
- 單獨線程輪詢
queue.poll() 或阻塞 queue.remove()
- 在入隊處理中執行清理邏輯（如釋放 DirectByteBuffer、關閉文件句柄）
實戰選型指南
- 需要緩存且希望內存壓力大時自動釋放 → SoftReference
- 需要映射關係不阻礙 Key 回收 → WeakReference / WeakHashMap
- 需要精確感知對象死亡、執行清理動作 → PhantomReference + ReferenceQueue
- 常規業務對象 → 強引用（默認）
注意事項
- 虛引用
get() 永遠返回 null，不可用於獲取對象
- 軟/弱引用配合緩存框架（Caffeine、Guava Cache）效果更佳
- JVM 參數
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB 可調節軟引用存活時間
