Java垃圾回收机制

垃圾回收

垃圾回收回调方法：

• finalize()函数是在JVM回收内存时执行的，但JVM并不保证在回收内存时一定会调用finalize()。

JVM的垃圾回收机制：

• 在内存充足的情况下，显式调用System.gc()(system.gc调用仅仅是建议虚拟机进行回收，并不一定马上会进行gc)
• 在内存不足的情况下，垃圾回收将自动运行

对象状态

• 可达状态：
  有一个以上的引用变量引用此对象

• 可恢复状态：
  如果程序中某个对象不再有任何的引用变量引用它，它将先进入可恢复状态,系统的垃圾回收机制准备回收该对象的所占用的内存，在回收之前，系统会调用finalize()方法进行资源清理，如果资源整理后重新让一个以上引用变量引用该对象，则这个对象会再次变为可达状态,否则就会进入不可达状态。

• 不可达状态：
  当对象的所有关联都被切断，且系统调用finalize()方法进行资源清理后依旧没有使该对象变为可达状态，则这个对象将永久性失去引用并且变成不可达状态，系统才会真正的去回收该对象所占用的资源。

引用

级别： 强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用

StrongReference

默认引用实现,当没有任何对象指向它时，GC执行后将会被回收

Food food = new Food();
food = null;

WeakReference

所引用的对象在JVM内不再有强引用时,GC执行后将会被回收

处理过程：

• WeakReference对象的referent域被设置为null，从而使该对象不再引用heap对象。
• WeakReference引用过的heap对象被声明为finalizable。
• 同时或者一段时间后WeakReference对象被添加到它的ReferenceQueue(如果ReferenceQueue存在的话)。

对于软引用和弱引用，入队和finalize方法的执行是没有固定顺序的

 Food food = new Food();
 WeakReference weakFood = new      WeakReference(food);
 food = null;

使用：随时取得某对象的信息(不影响此对象的垃圾收集)

A obj = new A();
WeakReference wr = new WeakReference(obj);
obj = null;
//等待一段时间，obj对象就会被垃圾回收
...
if (wr.get()==null) {
  System.out.println("obj 已经被清除了 ");} else {
  System.out.println("obj 尚未被清除，其信息是 "+obj.toString());
}

SoftReference

类似WeakReference,但SoftReference会尽可能长的保留引用直到JVM内存不足时才会被回收, 适合缓存应用

处理过程同WeakReference

Food food = new Food();
SoftReference softFood = new  SoftReference(food);
food = null;
// JVM OutOfMemory

使用：简单对象cache

A obj = new A();
SoftRefenrence sr = new SoftReference(obj);
//引用时
if(sr!=null){
   obj = sr.get();
}else{
  obj = new A();
  sr = new SoftReference(obj);
}

PhantomReference

跟踪referent何时被enqueue到ReferenceQueue中,它唯一的目的就是对象被回收时能收到一个通知，用于追踪对象被垃圾回收的状态，需要和引用队列ReferenceQueue类联合使用。

不建议使用,有潜在的内存泄露风险,因为JVM不会自动帮助我们释放,我们必须要保证它指向的堆对象是不可达的

虚引用带来的内存泄露风险参考：java中虚引用PhantomReference与弱引用WeakReference（软引用SoftReference）的差别。

软引用和弱引用差别不大，JVM都是先将其referent字段设置成null，之后将软引用或弱引用，加入到关联的引用队列中。我们可以认为JVM先回收堆对象占用的内存，然后才将软引用或弱引用加入到引用队列。

而虚引用则不同，JVM不会自动将虚引用的referent字段设置成null，而是先保留堆对象的内存空间，直接将PhantomReference加入到关联的引用队列，也就是说如果我们不手动调用PhantomReference.clear()，虚引用指向的堆对象内存是不会被释放的。

处理过程：

• 不把referent设置为null.
• PhantomReference引用过的heap对象处理到finalized状态,即调用了finalize()方法.
• heap对象被释放之前把PhantomRefrence对象添加到它的ReferenceQueue中.

摘录部分盖楼评论：
我觉得其实是这样，其实GC做的工作分成是两部分，第一部分是将对象从finalizable状态到finalized状态，这只是完成了资源的释放；第二部分是reclaimed对象占用的内存。其实所有在ref中的三种reference的referent的对象的reclaimed都只有在相应reference对象的clear方法调用之后，才能进行，所以，GC只是保证weakreference、softreference的clear方法被GC自动调用，并被加到referencequeue中，但是phantomreference对象在被加入到referencequeue中之前对象就已经被GC finalied（如果定义了finalize方法的话，我所指的finalized是指调用了finalize方法）了，只是还没有进行第二步reclaimed，因为phantomreference对象的clear方法还没有被调用，所以不能进行reclaimed。

  Food food = new Food();
  PhantomReference phantomFood = new PhantomReference(food, new ReferenceQueue()); 
  food ＝ null;

使用：

• Object的finalize方法在回收之前调用，若在finalize方法内创建此类的强引用会导致对象无法回收，可能引发JVM OutOfMemory
• PhantomReference在finalize方法执行后进行回收，避免上述问题

参考网页关于虚引用PhantomReference

@SuppressWarnings("static-access")
public static void main(String[] args) throws Exception {
    String abc = new String("abc");
    System.out.println(abc.getClass() + "@" + abc.hashCode());
    final ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    new Thread() {
        public void run() {
            while (isRun) {
                Object obj = referenceQueue.poll();
                if (obj != null) {
                    try {
                        Field rereferent = Reference.class
                                .getDeclaredField("referent");
                        rereferent.setAccessible(true);
                        Object result = rereferent.get(obj);
                        System.out.println("gc will collect："
                                + result.getClass() + "@"
                                + result.hashCode() + "\t"
                                + (String) result);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }.start();
    PhantomReference abcWeakRef = new PhantomReference(abc,
            referenceQueue);
    abc = null;
    Thread.currentThread().sleep(3000);
    System.gc();
    Thread.currentThread().sleep(3000);
    isRun = false;
}

总结

• 强引用指向的对象如果被引用,发生GC时是不会被回收的，除非该对象没有被引用
• 软引用在内存非常紧张的时候会被回收(无引用)，其他时候不会被回收，所以在使用之前要判断是否为null从而判断他是否已经被回收了
• 弱引用和虚引用指向的对象(无引用)在发生GC时一定会被回收
• 通过虚引用得不到引用的对象实例,虚引用的get()方法永远返回null

参考

Java的内存回收机制
Java中三个引用类SoftReference 、 WeakReference 和 PhantomReference的区别
Java引用
引用
Java幽灵引用的作用