强引用、软引用、弱引用、虚引用以及垃圾回收机制
一、回收对象判定算法
1、引用计数器算法
在堆中的每一个对象都有一个引用计数器，在任意位置引用了该对象，则该对象的引用计数器加一。这种垃圾回收机制比较传统，其缺点是无法判断两个对象循环依赖的情况，即A调用B，且B又调用了A。因此大多数主流的JVM都不会使用这种方法。
2、可达性分析算法
可达性分析算法是将所有的对象转化为一个链式结构，若A调用了B，则A指向B。该链式结构的根节点为GCRoots,即从GCRoots作为起点向下索引。若发现一个对现象不在以GCRoots为根节点的调用链中，则该对象被JVM判定为不可达，被JVM标记为可回收对象，如下图：
图中，Object1-Object4均在以GCRoots为根节点的调用链中，则为不可回收对象；Object5-Object7虽然也存在调用，但不在GCRoots的调用链中，因此为可回收对象。
可作为GCRoots的对象一般都有一个特征，它只会引用其他变量，而不会被其他变量引用。一般可作为GCRoots的对象包含下面几种:
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
- 方法区（元空间）中类静态变量
- 本地方法栈中的变量
- 正在运行的线程
3、回收与自救
若一个对象重写了finalize()方法，则在JVM回收该对象时会调用该对象重写的finalize()方法，但只会执行一次。被回收的对象可在finalize()方法中实现一次自救。因此被标记为可回收的对象也不是非死不可，最多会经历两次被判定的过程。
JVM在可达性检测中发现了不可达的对象，首先会检查该对象是否重写了finalize()方法，若重写了该方法再判断是否调用过该方法，若没有重写finalize()方法或已被调用过finalize()方法则会被回收；若重写了finalize()方法且没有调用过的对象被判定为有必要执行finalize()方法，则会被JVM将其放置在一个名为F-Queue的队列中，JVM会自动生成一个优先级低的Finalizer的线程去执行F-Queue队列中对象的finalize()方法。若该对象的finalize()方法中引用了任意GCRoots调用链中的任意一个对象，则该对象会被判定为可达，不会被JVM回收，从而完成了一次自救。但自救只有一次，一个对象的finalize()方法只会被执行一次，下一次被判定为不可达时会直接被回收，第二次回收也被成为二次回收。
垃圾回收的判定逻辑如下：
4、回收方法区
JVM的方法区主要存放的是编译class文件后生成的Class类以及一些静态资源与常量等资源。常量的回收机制与对象的回收机制类似，即没有在任何一个地方引用该常量，则该常量会从常量池中销毁。类的回收机制相对复杂一些，需要同时满足以下三个条件:
- 该类的所有实例都已经被回收了(java堆中不存在该类的实例)
- 加载该类的ClassLoader已经被回收
- 该类对应的Class对象没有在任何其他地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
- JVM可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，也仅仅是"可以"而不是必然。在大量使用反射、动态代理等场景都需要JVM具备类卸载的功能来放置永久代的溢出。
二、强引用、软引用、弱引用、虚引用
1、前言
在jdk1.2之前，一个对象只有两种状态，要么可回收，要么不可回收，这中非黑即白的机制不利于程序的灵活性，因此在jdk1.2之后，jdk引入了四种对象引用状态级别，从高到低分别为：强引用>软引用>弱引用>虚引用
2、强引用
强引用就是我们普遍使用一个对象时的方法，即类似Object obj=new Object()这种的引用方法。在强引用时，JVM即使内存溢出，抛出OutOfMemoryError错误，使程序运行中断，也不会去回收强引用对象解决内存溢出问题。因此在强引用对象用完时需要将强引用弱化，可将对象置为空obj=null
3、软引用
软引用是指使用 SoftReference或继承SoftReferenct类
public class Test extends SoftReference<User> {
public Test(User referent) {
super(referent);
}
}
继承SoftReference对象时必须要实现有参构造器，且不能存在无参构造
如果一个对象只有软引用，内存充足时是不会对其进行回收的，只有当内存溢出时才会对其进行回收。JVM会尽可能优先回收闲置时间长的软引用，尽量保留新创建的软引用。
软引用也可以与引用队列ReferenceQueue联合使用，这样这个对象被回收时会被加入这个队列中，可以通过poll()方法来判断你关心的对象是否在队列中，如果没在队列中则返回null
ReferenceQueue<User> rq=new ReferenceQueue<>();
User user=new User();
SoftReference sf<User>=new SoftReference(user,rq);
Reference<? extends User> poll=rq.poll();
软引用可以通过get()方法，获取到这个对象的强引用对象，可以直接使用
ReferenceQueue<User> rq=new ReferenceQueue<>();
User user=new User();
SoftReference sf<User>=new SoftReference(user,rq);
User user=sf.get();
软引用一般用户内存敏感的高速缓存
比如在页面缓存中，进入到下一个页面中可以回退到上一个页面。如果上一个页面以强引用缓存在内存中，会造成内存泄露，随着页面访问量的增加，容易造成内存溢出。而如果将上一个页面回收掉，在回退到上一个页面时再重新加载页面会造成资源的紧张。因此如果将上一个页面以软引用缓存再内存中可以解决如上问题，不仅不需要重新加载页面，随着页面访问量的增加，当内存满溢时会回收掉最早访问的页面保留最近访问的页面。
4、弱引用
弱引用是指使用 WeakReference或继承WeakReference类
public class Test extends WeakReference<User> {
public Test(User referent) {
super(referent);
}
}
继承WeakReference对象时必须要实现有参构造器，且不能存在无参构造
如果一个对象只有弱引用，无论内存是否充足，只要垃圾回收线程扫描到了弱引用，则会立即对其进行回收；因此相较于软引用来说，只拥有弱引用的对象具有更短暂的生命周期；但是垃圾回收线程的优先级很低，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
若引用也可以与引用队列ReferenceQueue联合使用，这样这个对象被回收时会被加入这个队列中，可以通过poll()方法来判断你关心的对象是否在队列中，如果没在队列中则返回null
ReferenceQueue<User> rq=new ReferenceQueue<>();
User user=new User();
WeakReference sf<User>=new WeakReference(user,rq);
Reference<? extends User> poll=rq.poll();
且WeakReference并没有实现get方法，因此弱引用无法获得强引用对象。
弱引用也可用于内存敏感的高速缓存区
例如ThreadLocal中，有一个静态内部类ThreadLocalMap，该哈希表是以开放地址法解决哈希冲突的。其key为ThreadLocal对象，value为ThreadLcoal所对应的值。该类内还有一个静态内部类Entry，其依赖链为ThreadLocal->ThreakLocalMap->Entry->key，当ThreadLocal用完时，将其置为null，由于ThreadLocalMap为静态内部类，其中还存在ThreadLocalMap->Entry->key的引用，则ThreadLocal并不会被回收，会造成内存泄露。JDK将Entry设置为WeakReference，当取消了ThreadLocal的强引用时，就只剩下一个弱引用，当垃圾回收线程扫描时会将其进行回收
5、虚引用
虚引用是指使用PhantomReference或继承PhantomReference类
public class Test extends PhantomReference<User> {
/**
* Creates a new phantom reference that refers to the given object and
* is registered with the given queue.
*
* It is possible to create a phantom reference with a null
* queue, but such a reference is completely useless: Its get
* method will always return null and, since it does not have a queue, it
* will never be enqueued.
*
* @param referent the object the new phantom reference will refer to
* @param q the queue with which the reference is to be registered,
*/
public Test(User referent, ReferenceQueue<? super User> q) {
super(referent, q);
}
}
继承PhantomReference对象时必须要实现有参构造器，且不能存在无参构造
虚引用必须要与引用队列ReferenceQueue联合使用，在垃圾回收线程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。可以通过poll()方法来判断你关心的对象是否在队列中，如果没在队列中则返回null
虚引用也叫虚幻引用，顾名思义如同幽灵一样，引用没引用都一样，并不会决定对象的生命周期。若一个对象只有一个虚引用，那么这个对象就像没引用一样，在任何时候都有可能被JVM回收。且PhantomReferenct实现了get方法，但只返回null，因此也无法获取到强引用对象；且从定义上来说，虚引用不可访问
虚引用一般用于检测所引用的对象是否被回收
一个对象有一个强引用和一个虚引用，由于其有一个强引用，不会被回收。当强引用用完时将其置为null，此时这个对象只有一个虚引用，随时都有可能被回收；当这个对象被回收时，会被加入到引用队列中，通过查看引用队列可知道这个对象是否被回收。