Java对象的生命周期与垃圾回收以及四种引用

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创建对象的方式

• 用new语句创建对象。
• 使用反射，调用java.lang.Class或java.lang.reflect.Constructor的newInstance()实例方法。
• 调用对象的clone()方法
• 使用反序列化手段，调用java.io.ObjectInputStream对象的readObject()方法。

 

还有其他一些隐式创建对象的方法：

 

• 对于java命令中的每个命令行参数，Java虚拟机都会创建相应的String对象，并把它们组织到一个String数组中，再把该数组作为参数传递给程序入口main(String args[])方法。
• String类型的直接量对应一个String对象。
• 字符串操作符”+”的运算结果为一个新的String对象。
• 当JVM加载一个类时，会隐含地创建描述这个类的Class实例。

 

不管采取哪种方式创建对象，JVM创建一个对象都包含以下步骤：

(1) 给对象分配内存。

(2) 将对象的实例变量自动初始化为其类型的默认值。

(3) 初始化对象，给实例变量赋予正确的初始值。

 

 

对于以上第三个步骤，JVM可采用3种方式来初始化对象，到底采用何种初始化方式取决于创建对象的方式。

 

• 如果对象是通过clone()方法创建的，那么JVM把原来被克隆对象的实例变量的值拷贝到新对象中。
• 如果对象通过ObjectInputStream类的readObject()方法创建的，那么JVM通过输入流中读入的序列化数据来初始化那些非暂时性的实例变量。
• 在其他情况下，如果实例变量在声明时被显示初始化，那么就把初始化值赋给实例变量，接着再执行构造方法。这是最简单初始化对象的方式。

 

 

 

 

垃圾回收

Java语言中，内存回收任务由JVM来担当。

在程序的运行环境中，JVM提供了一个系统级的垃圾回收器线程，它负责自动回收那些无用对象所占用的内存。这种内存回收的过程被称为垃圾回收。

 

垃圾回收具有以下优点：

 

• 程序员从复杂的内存追踪，监测和释放等工作解放出来，减轻程序员进行内存管理的负担。
• 防止系统内存被非法释放，从而使系统更加健壮和稳定。
• 只有当对象不再被程序中的任何引用变量引用时，它的内存才可能被回收。
• 程序无法迫使垃圾回收器立即执行垃圾回收操作。
• 当垃圾回收器将要回收无用对象的内存时，先调用该对象的finalize()方法，该方法有可能使对象使对象复活，导致垃圾回收器取消回收该对象的内存。

 

 

 

 

 

 

对象的可触及性

在JVM的垃圾回收器来看。堆区中的每个对象都肯能处于以下三个状态之一：

 

• 可触及状态：当一个对象被创建后，只要程序中还有引用变量引用该对象，那么它就始终处于可触及状态。
• 可复活状态：当程序不再有任何引用变量引用对象时，它就进入可复活状态。该状态的对象，垃圾回收器会准备释放它占用的内存，在释放前，会调用它的finalize()方法，这些finalize()方法有可能使对象重新转到可触及状态。
• 不可触及状态：当JVM执行完所有的可复活状态的finalize()方法后，假如这些方法都没有使对象转到可触及状态。那么该对象就进入不可触及状态。只有当对象处于不可触及状态时，垃圾回收器才会真正回收它占用的内存。

 

 

 

 

 

垃圾回收的时间

    当一个对象处于可复活状态时，垃圾回收线程执行它的finalize()方法，任何使它转到不可触及状态，任何回收它占用的内存，这对于程序来说都是透明的。程序只能决定一个对象任何不再被任何引用变量引用，使得它成为可以被回收的垃圾。

 

    类比：居民把无用物品放在指定的地方，清洁工人会把它收拾走。但垃圾被收走的时间，居民是不知道的，也无需了解。

 

    垃圾回收器作为低优先级线程独立运行。在任何时候，程序都无法迫使垃圾回收器立即执行垃圾回收操作。

程序中可调用System.gc()或Runtime.gc()方法提示垃圾回收器尽快执行垃圾回收操作，但是不能保证调用后垃圾回收器会立即执行垃圾回收。

 

    类比：小区垃圾成堆时，居民打电话给环保局，催促清洁工尽快来处理垃圾。但是清洁工不一定立即就来了，也有可能很长时间后再来。

 

 

 

 

 

 

对象的finalize()方法简介

finalize()定义在Object类中：

protected void finalize() throws Throwable

因为该方法为protected，所以任何Java类都可以覆盖finalize()方法，该方法中进行释放对象所占的相关资源的操作。

 

注意：

JVM的垃圾回收操作对程序来说都是透明的。因此程序无法预料某个无用对象的finalize()方法何时被调用。

 

 

finalize()方法的特点：

 

• 垃圾回收器是否会执行该方法及何时执行该方法，都是不确定的。
• finalize()方法有可能使对象复活，使它恢复到可触及状态。
• 垃圾回收器在执行finalize()方法时，如果出现异常，垃圾回收器不会报告异常，程序继续正常运行。

 

 

 

 

 

对象的强，软，弱，虚引用

 

强引用：

      如果一个对象具有强引用，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，JVM宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会考随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

 

软引用：

    如果一个对象具有软引用。如果内存空间足够。垃圾回收器不会回收它。如果内存不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。

    软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

    软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

 

弱引用：

    如果一个对象具有弱引用。当垃圾回收器发现只具有弱引用对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现只具有弱引用的对象。

 

 

虚引用：

    虚引用不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃 圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是 否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

 

下面这个实验代码很好的探究了四种引用级别对垃圾回收的影响

import java.lang.ref.PhantomReference; //虚引用
import java.lang.ref.ReferenceQueue; //引用队列
import java.lang.ref.SoftReference; //软引用
import java.lang.ref.WeakReference; //弱引用

class Obj 
{
	private final String name;
	public Obj(String name)
	{
		this.name = name;
	}
	
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable
	{
		System.out.println("执行finalize方法"+name);
		super.finalize();
	}
}

public class Test
{
	public static void main (String[] args)
	{
//		hardTest();
//		softTest();
//		weakTest();
		phanTest();
	}
	
	public static void hardTest()
	{
		Obj hard = new Obj("hard");
//		hard = null;
		System.gc();
		System.out.println(hard);
	}
	
	public static void softTest()
	{
		SoftReference  soft = new SoftReference(new Obj("soft"));
		System.gc();
		System.out.println(soft.get());
	}
	
	public static void weakTest()
	{
		WeakReference  weak = new WeakReference(new Obj("weak"));
		System.gc();
		System.out.println(weak.get());
	}
	
	public static void phanTest()
	{
		ReferenceQueue rq = new ReferenceQueue();
		PhantomReference phan = new PhantomReference(new Obj("phan"), rq);
		System.out.println(phan.get());
	}
}

 

分别执行四个函数, 并控制强/软引用中的obj是否为null, 共6次实验, 我们可以总结出:

1. 显式的把（强引用）对象置为null，会大大加大 垃圾回收执行频率。几乎只要我们给出建议，jvm就会回收。 

2. 对于软引用，如果不显式的置为null的话，和强引用差不多，垃圾回收不会执行。和强引用的区别是:只会等到内存不足的时候才会执行。 

3. 对于弱引用，就算你不显式的把他置为null，垃圾回收也会立即执行。

4. 虚引用，相当于null。如果一个对象的虚引用加入了引用队列, 那么这个对象行将就木了