#四种引用类型

候选人小钱在面试京东 P6 时，面试官问道：

"Java 有哪几种引用类型？它们分别在什么时候被回收？"

小钱说："有强引用、软引用、弱引用、虚引用..."面试官追问："WeakHashMap 什么时候清理过期 Entry？"

小钱答不上来。面试官继续追问："虚引用的 get() 返回什么？"

小钱彻底卡住了...

#一、核心问题：四种引用类型 🔴

#1.1 问题拆解

第一层：四种引用（有哪些？）
  "JDK 1.2 引入的四种引用类型是什么？"
  考察点：强/软/弱/虚引用

第二层：回收时机（什么时候？）
  "每种引用分别在什么时候被垃圾回收？"
  考察点：OOM 时回收/GC 时回收/无法获取

第三层：使用场景（怎么用？）
  "四种引用各自的典型使用场景是什么？"
  考察点：缓存/规范化映射/堆外内存

#1.2 ❌ 错误示范

候选人原话 A："软引用在内存不足时会被回收，所以可以无限存数据。"

问题诊断：软引用在 OOM 前被回收，但回收后可能仍然 OOM。软引用适合做缓存，但不是无限缓存。

候选人原话 B："虚引用和弱引用的回收时机是一样的。"

问题诊断：弱引用在下一次 GC时回收；虚引用不影响 GC 回收，只是回收时收到通知。

#1.3 标准回答

#P5 级别：四种引用

四种引用的回收时机：

引用类型	回收时机	get() 返回值	JDK 引入版本
强引用	永不回收（直到无引用）	对象本身	JDK 1.0
软引用	OOM 前，内存不足时回收（第一次 GC 不回收）	对象或 null	JDK 1.2
弱引用	下一次 GC 时回收	对象或 null	JDK 1.2
虚引用	不影响回收，回收时收到通知	永远 null	JDK 1.2

虚引用的特殊行为：

PhantomReference<Object> ref = new PhantomReference<>(obj, referenceQueue);
ref.get();  // 永远返回 null

// 但当 obj 被 GC 时，ref 会被加入 referenceQueue
// 另一个线程从 queue 中取出 ref，执行清理逻辑

#P6 级别：使用场景

软引用：缓存：

// 软引用缓存：内存不足时回收
import java.lang.ref.SoftReference;

Map<String, SoftReference<Bitmap>> cache = new HashMap<>();

Bitmap loadBitmap(String key) {
    SoftReference<Bitmap> ref = cache.get(key);
    if (ref != null) {
        Bitmap bitmap = ref.get();
        if (bitmap != null) return bitmap;  // 缓存命中
    }
    // 缓存未命中或已回收
    Bitmap bitmap = loadFromDisk(key);
    cache.put(key, new SoftReference<>(bitmap));
    return bitmap;
}

弱引用：规范化映射：

// WeakHashMap：key 为弱引用
WeakHashMap<Key, Value> map = new WeakHashMap<>();
Key key = new Key();
map.put(key, value);
// key 不再被其他对象引用时，Entry 自动被清理
// 无需手动 remove()

虚引用：堆外内存管理：

// DirectByteBuffer 的堆外内存通过 Cleaner 释放
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024);  // 分配堆外内存
// buffer 对象本身在堆中
// 实际的堆外内存通过 Cleaner 在 GC 后释放

// Cleaner 底层使用虚引用：
// DirectByteBuffer + Cleaner + PhantomReference

#P7 级别：Reference 队列机制

Reference 队列的工作原理：

// 创建时关联 ReferenceQueue
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
SoftReference<Object> ref = new SoftReference<>(obj, queue);

// ReferenceHandler 线程（JVM 内部）
// 当对象被 GC 时，Reference 被加入关联的 queue

// 应用线程从 queue 中取出 Reference
Reference<?> ref = queue.remove();
if (ref instanceof SoftReference) {
    // 软引用被回收了，执行清理逻辑
}

SoftReference vs WeakReference 的差异：

SoftReference 的回收时机取决于：

• 剩余物理内存量
• JVM 的 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB 参数（默认 1000ms）

这意味着软引用在还有大量可用内存但即将不足时才会被回收。

【面试官心理】 这道题我能问到 P7 级别，是因为四种引用类型涉及了 JVM GC 机制、内存管理和资源清理的多个维度。能说清 Cleaner 底层使用虚引用的候选人说明他理解了 Java NIO 的堆外内存管理。

#1.4 追问升级

追问：FinalReference 和 finalize() 的关系？

FinalReference 是 JVM 内部使用的引用类型，用于支持 Object.finalize() 方法。当对象重写了 finalize() 时，JVM 会创建一个 FinalReference 持有该对象。GC 时，FinalReference 先于普通引用被处理，执行 finalize() 方法。

#二、生产避坑 🟡

#2.1 WeakHashMap 的 key 误用

// 错误：使用 String 字面量作为 key
WeakHashMap<String, Object> map = new WeakHashMap<>();
map.put("key", value);  // "key" 是字符串常量，存在于字符串常量池，永远可达，不会被回收

// 正确：使用 new String()
WeakHashMap<String, Object> map = new WeakHashMap<>();
map.put(new String("key"), value);  // String 对象在堆中，可被回收

#2.2 软引用缓存的空间估算

软引用缓存在内存接近 OOM 时才回收，无法精确控制大小。