資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：容易導致內存泄漏。如果我們的強引用不存在的話，那么就會被回收，也就是會出現我們沒被回收，被回收，導致永遠存在，出現內存泄漏。緩存行和一次定位，不會有沖突由于使用數組，不會出現回收，沒被回收的尷尬局面，所以避免了內存泄漏。
1 背景
某一天在某一個群里面的某個群友突然提出了一個問題:"threadlocal的key是虛引用，那么在threadlocal.get()的時候,發生GC之后，key是否是null？"屏幕前的你可以好好的想想這個問題，在這里我先賣個關子，先講講Java中引用和ThreadLocal的那些事。
2 Java中的引用對于很多Java初學者來說，會把引用和對象給搞混淆。下面有一段代碼，
User zhangsan = new User("zhangsan", 24);
這里先提個問題zhangsan到底是引用還是對象呢？很多人會認為zhangsan是個對象，如果你也是這樣認為的話那么再看一下下面一段代碼
User zhangsan;
zhangsan = new User("zhangsan", 24);
這段代碼和開始的代碼其實執行效果是一致的，這段代碼的第一行User zhangsan，定義了zhangsan，那你認為zhangsan還是對象嗎？如果你還認為的話，那么這個對象應該是什么呢？的確,zhangsan其實只是一個引用，對JVM內存劃分熟悉的同學應該熟悉下面的圖片:
其實zhangsan是棧中分配的一個引用，而new User("zhangsan", 24)是在堆中分配的一個對象。而"="的作用是用來將引用指向堆中的對象的。就像你叫張三但張三是個名字而已并不是一個實際的人，他只是指向的你。
我們一般所說的引用其實都是代指的強引用，在JDK1.2之后引用不止這一種，一般來說分為四種:強引用，軟引用，弱引用，虛引用。而接下來我會一一介紹這四種引用。
2.1 強引用上面我們說過了
User zhangsan = new User("zhangsan", 24);這種就是強引用，有點類似C的指針。對強引用他的特點有下面幾個:
強引用可以直接訪問目標對象。
只要這個對象被強引用所關聯，那么垃圾回收器都不會回收，那怕是拋出OOM異常。
容易導致內存泄漏。
2.2 軟引用在Java中使用SoftReference幫助我們定義軟引用。其構造方法有兩個:
public SoftReference(T referent); public SoftReference(T referent, ReferenceQueue q);
兩個構造方法相似，第二個比第一個多了一個引用隊列，在構造方法中的第一個參數就是我們的實際被指向的對象，這里用新建一個SoftReference來替代我們上面強引用的等號。
下面是構造軟引用的例子:
softZhangsan = new SoftReference(new User("zhangsan", 24));
2.2.1軟引用有什么用？
如果某個對象他只被軟引用所指向，那么他將會在內存要溢出的時候被回收，也就是當我們要出現OOM的時候，如果回收了一波內存還不夠，這才拋出OOM,弱引用回收的時候如果設置了引用隊列，那么這個軟引用還會進一次引用隊列，但是引用所指向的對象已經被回收。這里要和下面的弱引用區分開來，弱引用是只要有垃圾回收，那么他所指向的對象就會被回收。下面是一個代碼例子:
public static void main(String[] args) {
ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
SoftReference softReference = new SoftReference(new User("zhangsan",24), referenceQueue);
//手動觸發GC
System.gc();
Thread.sleep(1000);
System.out.println("手動觸發GC:" + softReference.get());
System.out.println("手動觸發的隊列:" + referenceQueue.poll());
//通過堆內存不足觸發GC
makeHeapNotEnough();
System.out.println("通過堆內存不足觸發GC:" + softReference.get());
System.out.println("通過堆內存不足觸發GC:" + referenceQueue.poll());
}
private static void makeHeapNotEnough() {
SoftReference softReference = new SoftReference(new byte[1024*1024*5]);
byte[] bytes = new byte[1024*1024*5];
}
輸出:
手動觸發GC:User{name="zhangsan", age=24}
手動觸發的隊列:null
通過堆內存不足觸發GC:null
通過堆內存不足觸發GC:java.lang.ref.SoftReference@4b85612c
通過-Xmx10m設置我們堆內存大小為10，方便構造堆內存不足的情況。可以看見我們輸出的情況我們手動調用System.gc并沒有回收我們的軟引用所指向的對象，只有在內存不足的情況下才能觸發。
2.2.2軟應用的應用在SoftReference的doc中有這么一句話:
Soft references are most often used to implement memory-sensitive caches
也就是說軟引用經常用來實現內存敏感的高速緩存。怎么理解這句話呢？我們知道軟引用他只會在內存不足的時候才觸發，不會像強引用那用容易內存溢出，我們可以用其實現高速緩存，一方面內存不足的時候可以回收，一方面也不會頻繁回收。在高速本地緩存Caffeine中實現了軟引用的緩存，當需要緩存淘汰的時候，如果是只有軟引用指向那么久會被回收。不熟悉Caffeine的同學可以閱讀深入理解Caffeine
2.3 弱引用弱引用在Java中使用WeakReference來定義一個弱引用，上面我們說過他比軟引用更加弱，只要發生垃圾回收，若這個對象只被弱引用指向，那么就會被回收。這里我們就不多廢話了，直接上例子:
public static void main(String[] args) {
WeakReference weakReference = new WeakReference(new User("zhangsan",24));
System.gc();
System.out.println("手動觸發GC:" + weakReference.get());
}
輸出結果:
手動觸發GC:null
可以看見上面的例子只要垃圾回收一觸發，該對象就被回收了。
2.3.1 弱引用的作用在WeakReference的注釋中寫到:
Weak references are most often used to implement canonicalizing mappings.
從中可以知道虛引用更多的是用來實現canonicalizing mappings(規范化映射)。在JDK中WeakHashMap很好的體現了這個例子:
public static void main(String[] args) throws Exception {
WeakHashMap weakHashMap = new WeakHashMap();
//強引用
User zhangsan = new User("zhangsan", 24);
weakHashMap.put(zhangsan, "zhangsan");
System.out.println("有強引用的時候:map大小" + weakHashMap.size());
//去掉強引用
zhangsan = null;
System.gc();
Thread.sleep(1000);
System.out.println("無強引用的時候:map大小"+weakHashMap.size());
}
輸出結果為:
有強引用的時候:map大小1
無強引用的時候:map大小0
可以看出在GC之后我們在map中的鍵值對就被回收了，在weakHashMap中其實只有Key是虛引用做關聯的，然后通過引用隊列再去對我們的map進行回收處理。
2.4 虛引用虛引用是最弱的引用，在Java中使用PhantomReference進行定義。弱到什么地步呢？也就是你定義了虛引用根本無法通過虛引用獲取到這個對象，更別談影響這個對象的生命周期了。在虛引用中唯一的作用就是用隊列接收對象即將死亡的通知。
public static void main(String[] args) throws Exception {
ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(new User("zhangsan", 24), referenceQueue);
System.out.println("什么也不做，獲取:" + phantomReference.get());
}
輸出結果:
什么也不做，獲取:null
在PhantomReference的注釋中寫到:
Phantom references are most often used for scheduling pre-mortem cleanup actions in a more flexible way than is possible with the Java finalization mechanism.
虛引用得最多的就是在對象死前所做的清理操作，這是一個比Java的finalization梗靈活的機制。
在DirectByteBuffer中使用Cleaner用來回收對外內存，Cleaner是PhantomReference的子類，當DirectByteBuffer被回收的時候未防止內存泄漏所以通過這種方式進行回收，有點類似于下面的代碼:
public static void main(String[] args) throws Exception {
Cleaner.create(new User("zhangsan", 24), () -> {System.out.println("我被回收了，當前線程:{}"+ Thread.currentThread().getName());});
System.gc();
Thread.sleep(1000);
}
輸出:
我被回收了，當前線程:Reference Handler
3 ThreadLocal
ThreadLocal是一個本地線程副本變量工具類,基本在我們的代碼中隨處可見。這里就不過多的介紹他了。
3.1 ThreadLocal和弱引用的那些事上面說了這么多關于引用的事，這里終于回到了主題了我們的ThreadLocal和弱引用有什么關系呢？
在我們的Thread類中有下面這個變量:
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals
ThreadLocalMap本質上也是個Map,其中Key是我們的ThreadLocal這個對象，Value就是我們在ThreadLocal中保存的值。也就是說我們的ThreadLocal保存和取對象都是通過Thread中的ThreadLocalMap來操作的，而key就是本身。在ThreadLocalMap中Entry有如下定義:
