前言
文章
- 相关系列：《Java ~ Reference【目录】》（持续更新）
- 相关系列：《Java ~ Reference ~ PhantomReference【源码】》（学习过程/多有漏误/仅作参考/不再更新）
- 相关系列：《Java ~ Reference ~ PhantomReference【总结】》（学习总结/最新最准/持续更新）
- 相关系列：《Java ~ Reference ~ PhantomReference【问题】》（学习解答/持续更新）
- 参考文献：《Java原生内存管理(native memory management)(4)-PhantomReference和WeakReference对比》
- 参考文献：《虚引用所指向的对象到底什么时候被回收？》
- 涉及内容：《Java ~ Reference ~ Cleaner【总结】》
一 概述
简介
PhantomReference（虚引用）类是Reference（引用）类的四大子类之一，只被虚引用持有的对象被称为虚可达（phantom reachable）对象。在Java中关于虚引用的定义是：虚引用等价于无引用，其无法对对象的生命周期产生任何影响，即对象的诞生、初始化、使用及回收完全与虚引用无关。这段描述与WeakReference（弱引用）类完全相同，以至于令人怀疑是不是复制黏贴的（反正我是复制黏贴的）…但实际上两者确实高度相似。
虚引用类被设计专用于跟踪对象的GC状态，即判断对象是否已/会被GC回收。当GC发生时，如果发现某个该回收的对象存在虚引用，则会将该对象的虚引用加入到引用队列中，而当我们从引用队列中获取到了出队的虚引用，就可以判定其所指对象已/会被GC回收了（这种说法其实并不正确，但近似可以这样理解，具体会在下文讲述）。
虚引用类有两个特点：一是必须与引用队列搭配使用，这与其本身的作用相关；二是其get()方法无法获取所指对象，即使其没有被GC回收。如此设计的目的是为了凸显其作用，虚引用类的设计者（Mark Reinhold：马克·莱因霍尔德）目的非常明显，他只希望虚引用类被用于其仅有的设计作用上（跟踪对象被垃圾回收的活动），除此以外没有任何使用它的理由。
虚引用类可作为finalize()方法的替代方案。由于虚引用的存在，开发者能够知晓其所指对象是否已/会被GC回收，也因此可在所指对象被GC回收时执行自定义操作，这有点类似于方法finalize()的作用，因此虚引用类也被提倡作为finalize()方法的替代方案，毕竟finalize()方法本身存在着诸多缺陷…实际上弱引用类同样可作为finalize()方法的替代方案，但其自身特性决定了其可用于功能更加强大的场景。而虚引用类很专一…除了这事儿我啥都干不了，甚至还专门为此拓展了一个子类Cleaner（清洁工）类。
与弱引用的区别
如果说在JDK9之前，虚引用还和弱引用还有着明显差别的话，那到了JDK9之后，基本上可以说两者已经完全相似了（该知识点会在下文详述）。两者都不会对所指对象的生命周期产生影响，并且都会在所指对象被GC回收后将引用加入引用队列中（如果弱引用注册了引用队列的话），因此弱引用类也完全可以达到与虚引用类相同的作用，那是否可以考虑将两者的其中之一删除呢？答案是不能。因为两者还是有一定区别的。
虚引用类的get()方法永远返回null。虚引用类重写了get()方法，不论所指对象是否已/会被GC回收，该方法都会固定返回null。如此行为的目的是为了避免开发者通过虚引用影响所指对象的GC状态，即防止所指对象断开所有强引用后，开发者通过虚引用的get()方法获取到该所指对象并与GC Roots重新建立直接/间接的引用关系而使其复活。而弱引用类（以及其它引用类）则是可以做到这一点的，因为GC何时断开引用与其所指对象关联这件事情非常玄学，有时即使引用已经被加入引用队列，也依然可以通过get()方法获取到其所指对象，这也是我每次在描述“判断对象是否已/会被GC回收”时都会添加“会”字描述的原因。同时，由于无法获取所指对象，虚引用类也无法代替弱引用类在某些场景中发挥的作用，最典型的就是WeakHashMap（弱哈希映射）类，如果使用虚引用类来代替弱引用类，那该如何获取具体的键对象呢？
虚引用类的入队时间与弱引用类不同。引用的入队时间与Finalization（终结）机制有关，即与所指对象的finalize()方法的调用有关。对于弱引用来说，其加入引用队列的时间在finalize()方法调用之前，即弱引用的处理优先级大于FinalReference（终引用），这在一定程度上会延长所指对象被GC回收前的停留时间，这就为其的复活提供了更大的可能。而虚引用的入队时间则在finalize()方法调用之后，即虚引用的处理优先级小于中引用，因此基本可以认为虚引用在入队时所指对象已经被GC回收了（而且实际上对虚引用讨论入队时间没有意义，因为你无法通过虚引用获取所指对象）。
二 使用
创建
虚引用类只有一个构造方法，该构造方法会同时指定所指对象及引用队列，这是由于虚引用在设计上被专用于跟踪所指对象的GC状态，因此其必须搭配引用队列才可使用。
- public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) —— 创建指定所指对象及注册引用队列的虚引用。
方法
虚引用类没有定义新方法，其所有方法皆继承/实现自引用抽象类。
- public T get() —— 获取 —— 获取当前虚引用的所指对象，该方法会固定返回null。
虚引用类重写了get()方法，不论所指对象是否已/会被GC回收，该方法都会固定返回null。如此行为的目的是为了避免开发者通过虚引用影响所指对象的GC状态，即防止所指对象断开所有强引用后，开发者通过虚引用的get()方法获取到该所指对象与GC Roots重新建立引用关系而使其复活，具体源码如下：
/**
* Returns this reference object's referent. Because the referent of a
* phantom reference is always inaccessible, this method always returns
* <code>null</code>.
*
* @return <code>null</code>
*/
@Override
public T get() {
// 永远返回null。
return null;
}
-
public void clear() —— 清除 —— 清除当前虚引用的所指对象（即断开两者的引用关系），并不会将当前虚引用加入到注册引用队列中。该方法专为开发者提供，GC线程不会调用该方法断开当前虚引用与其所指对象的关联。
-
public boolean isEnqueued() —— 是否入队 —— 判断当前虚引用是否已加入注册引用队列，是则返回true；否则返回false。引用加入注册引用队列时会将自身注册的引用队列替换为“入队”引用队列，这是一个在引用队列类内部创建的全局静态引用队列，被作为引用加入注册引用队列的标志位来使用。因此判断当前引用是否加入注册引用队列无需遍历注册引用队列，直接判断注册引用队列是否是“入队”引用队列即可。
-
public boolean enqueue() —— 入队 —— 将当前虚引用加入注册引用队列中，成功返回true；否则返回false。该方法底层调用引用队列类的enqueue(Reference<? extends T> r) 方法实现。该方法专为开发者提供，“引用处理器”线程不会调用该方法将当前虚引用加入注册引用队列。
三 回收时机
虚可达对象在何时被GC回收是虚引用的难点，且根据不同版本在机制上也有所区别。在JDK8及之前，虽然GC可能已经将虚可达/所指对象的虚引用加入引用队列中，但此时的虚可达/所指对象实际上并没有被GC回收，也就是说，虚引用会阻止虚可达/所指对象被GC回收。那虚可达/所指对象具体会在什么时候被GC回收呢？在源码中有这样一段注解。
在JDK8及之前，虚可达/所指对象并不会因为其虚引用被加入到引用队列中而被GC回收。其具体的回收时机有二：一是虚引用调用了clear()方法，断开了与虚可达/所指对象的引用关联，此时的虚可达/所指对象变成了无引用（不可达）对象，则自然会被GC回收；二是虚引用被判断为可回收，则与之关联的虚可达/所指对象自然也会被GC回收。
而从JDK9开始，GC会将虚可达/所指对象回收后再将虚引用加入引用队列中，即只要虚引用存在于引用队列中便意味着虚可达/所指对象已/会被GC回收…虽然开发者依然要通过出队才能知道其是否存在。从机制上看，显然是JDK9的机制符合标准流程，那为什么会有这么大的区别呢？其实也没有深层次的理由，早期由于涉及到专利的原因没有办法这么写，现在专利期过了自然也就更换了更优的写法。