Как управлять разными видами ссылок в Java

Что проверяют

Понимаете ли вы, как сборщик мусора обращается с объектами, до которых можно добраться только через java.lang.ref, и где это применяется на практике. Перечислить четыре вида мало, важны сценарии и ловушки. Следом часто спрашивают про WeakHashMap, утечки через ThreadLocal или замену finalize().

Как отвечать

• сильная ссылка: обычная переменная или поле. Пока объект достижим по цепочке сильных ссылок от корней GC, он не будет собран;
• SoftReference: объект собирается, когда памяти мало. Гарантируется, что все мягко достижимые объекты будут очищены до OutOfMemoryError. В HotSpot время их жизни регулирует флаг -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB;
• WeakReference: не мешает сборке, объект пропадает при первой сборке, которая до него доберётся. На этом построены WeakHashMap со слабыми ключами и внутренняя таблица ThreadLocal;
• PhantomReference: get() всегда возвращает null. Нужна, чтобы узнать, что объект уже недостижим, и освободить внешний ресурс. Имеет смысл только вместе с ReferenceQueue.

ReferenceQueue получает ссылку после того, как объект стал недостижим нужным образом, и позволяет подчистить связанные с ним данные. Для освобождения ресурсов с Java 9 есть java.lang.ref.Cleaner: он построен на фантомных ссылках и заменяет finalize(), который объявлен устаревшим и помечен к удалению.

Про кэши скажите отдельно: сейчас их строят на Caffeine с ограничением по размеру и времени жизни. У него есть weakKeys() и softValues(), но это исключение. Кэш на мягких ссылках под нагрузкой ведёт себя непредсказуемо: давит на GC и теряет содержимое целиком.

Где спотыкаются

Дважды вызывают get(): проверили на null, а при втором вызове объекта уже нет. Результат сохраняют один раз в локальную переменную, она и держит объект.

Кладут в WeakHashMap значение, которое ссылается на свой ключ. Значения хранятся сильно, ключ никогда не станет слабо достижимым, и получается утечка. С ThreadLocal в пуле потоков похожая история: без remove() значение живёт вместе с потоком.

Считают WeakReference хорошим кэшем. Молодой объект исчезнет при первой же минорной сборке, и попаданий почти не будет.