对象与垃圾回收
以下内容摘自李刚老师《Java疯狂讲义》，其中穿插我个人想法，以此记录，加深印象
垃圾回收机制特征
- 垃圾回收机制只负责回收堆内存中的对象，不会回收任何物理资源（例如数据库连接、网络IO等资源）。
所以诸如数据库连接都是我们调用close方法去释放资源的 - 程序无法精确控制垃圾回收的运行，垃圾回收会在合适的时候进行。当对象永久性地失去引用后，系统就会在合适的时候回收它所占的内存。
也就是说用java是没法精确控制垃圾回收的 在垃圾回收机制回收任何对象之前，总会先调用它的finalize()方法，该方法可能使该对象重新复活（让一个引用变量重新引用该对象），从而导致垃圾回收机制取消回收。
对象在内存中的状态
当一个对象在堆内存中运行时，根据它被引用变量所引用的状态，可以把它所处的状态分成如下三种
- 可达状态：当一个对象被创建后，若有一个以上的引用变量引用它，则这个对象在程序中处于可达状态，程序可通过引用变量来调用该对象的Field和方法
- 可恢复状态：如果程序中某个对象不再有任何引用变量引用它，它就进入了可恢复状态。在这种状态下，系统的垃圾回收机制准备回收该对象所占用的内存，在回收该对象之前，系统会调用所有可恢复状态对象的finalize()方法进行资源清理。如果系统在调用finalize()方法时重新让一个引用变量引用该对象，则这个对象会再次变为可达状态；否则该对象将进入不可达状态。
也就是说可恢复状态变为可达状态的唯一机会就是在finalize()方法中再次让该对象被引用
3.不可达状态：当对象与所有引用变量的关联都被切断，且系统已经调用所有对象的finalize()方法后依然没有使该对象变成可达状态，那么这个对象将永久性地失去引用，最后变成不可达状态。只有当一个对象处于不可达状态时，系统才会真正回收该对象所占有的资源
调用finalize方法不一定进行了垃圾回收，但垃圾回收一定会调用该对象的finalize方法
强制垃圾回收
当一个对象失去引用后，系统何时调用它的finalize()方法对它进行资源清理，何时它会变成不可达状态，系统何时回收它所占有的内存，对于程序完全透明。程序只能控制一个对象何时不再被任何引用变量引用，绝不能控制它何时被回收。
程序无法精确控制java垃圾回收的时机，但我们依然可以强制系统进行垃圾回收，这种强制只是通知系统进行垃圾回收，但系统是否进行垃圾回收依然不确定。
那么这里的强制垃圾回收也只是一个通知而已，就相当于催一下
决定权还是在垃圾回收机制
强制系统垃圾回收有如下两个方法
- 调用System类的gc()静态方法：System.gc()
- 调用Runtime对象的gc()实例方法：Runtime.getRuntime().gc()
* @see java.lang.Runtime#gc()
*/
public static void gc() {
Runtime.getRuntime().gc();
}
由System.gc()方法的源码看到实际上调用的还是Runtime.getRuntime().gc()
所以强制系统垃圾回收直接调用Runtime.getRuntime().gc()就行了
finalize方法
protected void finalize() throws Throwable { }
finalize方法是Object类的实例方法，也就是说任何对象都有该方法
finalize()方法具有如下4个特点
- 永远不要主动调用某个对象的finalize()方法，该方法应交给垃圾回收机制调用。
- finalize()方法何时被调用，是否被调用具有不确定性，不要把finalize()方法当成一定会被执行的方法。
- 当JVM执行可恢复对象的finalize()方法时，可能使该对象或系统中其他对象重新变成可达状态。
- 当JVM执行finalize()方法出现异常时，垃圾回收机制不会报告异常，程序继续执行。
下面程序演示了如何在finalize方法里复活自身，并可通过该程序看出垃圾回收的不确定性。
public class FinalizeTest {
private static FinalizeTest ft;
public void info(){
System.out.println("测试资源清理的finalize方法");
}
public void finalize(){
//当ft引用到试图回收的可恢复对象，可恢复对象重新变成可达状态
ft = this;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建FinalizeTest对象立即进入可恢复状态
new FinalizeTest();
//通知系统进行资源回收，催一下
Runtime.getRuntime().gc();
//让程序暂停2秒
Thread.sleep(2000);
ft.info();
}
}
由此也可以看出垃圾回收机制是专门的一个线程去执行的
如果不加Thread.sleep(2000);这行代码程序可能会报空指针异常，因为不知道系统何时会进行垃圾回收，所以不一定会调用finalize方法
除此之外，System和Runtime类里都提供了一个runFinalization方法，可以强制垃圾回收机制调用系统中可恢复对象的finalize方法。
public class FinalizeTest {
private static FinalizeTest ft;
public void info(){
System.out.println("测试资源清理的finalize方法");
}
public void finalize(){
//当ft引用到试图回收的可恢复对象，可恢复对象重新变成可达状态
ft = this;
}
public static void main(String[] args) {
//创建FinalizeTest对象立即进入可恢复状态
new FinalizeTest();
//通知系统进行资源回收，催一下
Runtime.getRuntime().gc();
Runtime.getRuntime().runFinalization();
ft.info();
}
}
Runtime.getRuntime().runFinalization();这行代码会强制垃圾回收机制调用可恢复对象的finalize方法。该方法执行结束后，ft将引用到系统试图回收的FinalizeTest对象，所以程序可以正常执行ft的info方法
对象的软、弱和虚引用
对大部分对象而言，程序里会有一个引用变量引用该对象，这是最常见的引用方式。除此之外，java.lang.ref包下提供了3个类：SoftReference、PhantomReference和WeakReference，它们分别代表了系统对对象的3种引用方式：软引用、虚引用和弱引用。因此，java语言对对象的引用有如下4种方式。
强引用（StrongReference）
这是java程序中最常见的引用方式。程序创建一个对象，并把这个对象赋给一个引用变量，程序通过该引用变量来操作实际的对象。当一个对象被一个或一个以上的引用变量所引用时，它处于可达状态，不可能被系统垃圾回收机制回收。
软引用（SoftReference）
软引用需要通过SoftReference类来实现，当一个对象只有软引用时，它有可能被垃圾回收机制回收。对于只有软引用的对象而言，当系统内存空间足够时，它不会被系统回收，程序也可使用该对象；当系统内存空间不足时，系统可能会回收它。软引用通常用于对内存敏感的程序中。
弱引用（WeakReference）
弱引用通过WeakReference类实现，弱引用和软引用很像，但弱引用的引用级别更低。对于只有弱引用的对象而言，当系统垃圾回收机制运行时，不管系统内存是否足够，总会回收该对象所占用的内存。当然，并不是说当一个对象只有弱引用时，它就会立即被回收，正如那些失去引用的对象一样，必须等到垃圾回收机制运行时才会被回收。
那么弱引用几乎等同于失去引用的对象了，只不过弱引用还保留有对象的引用，还可以调用到对象
虚引用（PhantomReference）
虚引用通过PhantomReference类实现，虚引用类似于没有引用。虚引用对对象本身没有太大影响，对象甚至感觉不到虚引用的存在。如果一个对象只有一个虚引用时，那么它和没有引用的效果大致相同。虚引用主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态，虚引用不能单独使用，虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。
也就是说对象被软引用、弱引用、虚引用 引用时是可以被垃圾回收的，而被强引用引用时是不可以被垃圾回收的，这就是区别
软引用与弱引用区别是软引用在内存足够的时候不会被回收
弱引用不管内存是否足够都要被垃圾回收机制回收
虚引用与以上两种引用不同的是
虚引用不能单独使用必须与引用队列结合使用
下面程序示范了弱引用所引用的对象被系统垃圾回收的过程
public class ReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个字符串对象
String str = new String("疯狂Java讲义");
//创建一个弱引用，让此弱引用引用到“疯狂Java讲义”字符
WeakReference wr = new WeakReference(str);
//切断str引用和“疯狂Java讲义”字符串之间的引用
str = null;
//取出弱引用所引用的对象
System.out.println(wr.get());
//强制垃圾回收
System.gc();
System.runFinalization();
//再次取出弱引用所引用的对象
System.out.println(wr.get());
}
}
运行程序结果如下
疯狂Java讲义
null
这里也验证了被弱引用引用的对象依然会被垃圾回收机制回收
从下面这行源码可以看到弱引用实际上就是一个强引用，Treated specially by GC这句话的意思就是被GC特殊对待
private T referent; /* Treated specially by GC */
public class PhantomReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
//创建一个字符串对象
String str = new String("疯狂Java讲义");
//创建一个引用队列
ReferenceQueue rq = new ReferenceQueue();
//创建一个虚引用，让此虚引用引用到“疯狂Java讲义”字符串
PhantomReference pr = new PhantomReference(str,rq);
//切断str引用和“疯狂Java讲义”字符串之间的引用
str = null;
//取出虚引用所引用的对象
//并不能通过虚引用访问被引用的对象，所以此处输出null
System.out.println(pr.get());//1
//强制垃圾回收
System.gc();
System.runFinalization();
//垃圾回收之后，虚引用将被放入引用队列中
//取出引用队列中最先进入队列的引用与pr进行比较
System.out.println(rq.poll() == pr);//2
}
}
因为系统无法通过虚引用来获得被引用的对象，所以执行1处的输出语句时，程序将输出null（及时此时并未强制进行垃圾回收）。当程序强制垃圾回收后，只有虚引用引用的字符串对象会被垃圾回收，当被引用的对象被回收后，对应的虚引用将被添加到关联的引用队列中，因而将在2处看到输出true
使用这些引用类可以避免在程序执行期间将对象留在内存中。如果以软引用、弱引用或虚引用的方式引用对象，垃圾收集器就能够随意地释放对象。如果希望尽可能减小程序在其生命周期中所占用的内存大小时，这些引用类就很有用处。
必须指出：要使用这些特殊的引用类，就不能保留对对象的强引用；如果保留了对对象的强引用，就会浪费这些引用类所提供的任何好处。