Java垃圾回收机制-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/luochoudan/article/details/50817287

垃圾回收的意义
java中的垃圾回收机制
对象在内存中的状态
探秘finalize()方法
强引用、弱引用、软引用、虚引用

垃圾回收的意义

也许是保护环境吧。

人类生活生产，总会产生各种各样的垃圾，这些垃圾都怎么处理？一般无外乎挑挑拣拣，分分类，能回收的当然好，回来洗洗消毒继续用；不能回收的也没办法，埋了烧了？总之是对外界有一些不好的影响，这些不好的影响在程序猿看来，就是系统泄露，更具体一点就是内存泄漏了。

有过C/C++编程经历的童鞋，都有一个很头疼的问题：需要为自己分配的内存负责，从生到死都得由自己来控制。一般说来，显示地垃圾回收是一个比较蛋疼的事情，“我哪知道知道内存啥时候被释放啊”，这估计也是大多数程序猿初识C++时的碎碎念。

不能回收的垃圾破坏了地球的生态系统，不能回收的内存造成计算机运行缓慢，严重一点系统就直接崩溃了。

总的来说，显示回收有三个不太优雅的地方：

回收不及时：对象的释放时间不定，内存碎片的清理时间不定
错误回收：一不小心回收了程序核心类库占用的内存，岂不是天塌地陷？

java中的垃圾回收机制

首先要明白，回收机制回收的是啥？

应该都知道，java中有栈内存和堆内存之别，栈内存主要存放一些变量的引用，而堆内存则是一个运行的数据区，类的实例一般都保存在这里。JVM中提供了一个垃圾回收器——一种动态存储管理技术，来管理这些堆内存，当一个jvm觉得一个对象不再有用或者内存块之间有不少空闲区时，就会执行特定的回收算法来将其除掉。

相对C/C++来说，java的垃圾回收没那么事逼了，它不需要程序猿直接控制——所有的分配和回收都是由jre在后台悄悄帮你办好了，你可以干预，但最终回不回收，何时回收，怎么回收还是由jvm说了算。一般的，jre会在后台提供一个线程来监测和计算那些不再使用的内存，当CPU空闲或者内存不足时，回收机制就开始崭露头角了。

这样，java程序猿就不用再考虑对象的存储问题，编程效率自然上来，程序也更加美观完整了。

当然，金无足赤，这样优雅的实现依然有其弊端。许多事情表面上之所以风轻云淡，那是因为在你看不到的地方，有人默默帮你做了那些并不轻松的事情。jre提供了后台的守护线程，默默地将我们丢下的每一片垃圾捡起、整理、重新分配给后来人。这样的开销势必会影响程序的性能：jvm要区分出来程序中的有用和无用对象，势必就要追踪分析每一个对象的状态；垃圾回收算法的不完善，也不能保证100%回收到所有的废弃内存。

值得提出的是，java并没有明确说明JVM使用哪种算法。有兴趣研究的的参考一下这篇文章：http://blog.youkuaiyun.com/zsuguangh/article/details/6429592
但无论使用哪种算法，无外乎都有这些特点：

只能回收堆内存中的对象，对任何物理资源（数据库、网络/磁盘IO等）无能为力；
精确的回收时间、回收方式，往往是不确定的。它依赖于具体的算法、具体的配置。
能精确标记活着的对象和定位对象之间的引用关系，以免伤及无辜。
回收任何对象之前，总会先调用它的finalize()方法，至于为什么，下面再讨论。

对象在内存中的状态

根据它被引用的状态，可分为三种：

可达：这个没啥说的；
可恢复：不再有变量引用。但调用finalize()方法有可能让一个变量重新引用该对象，则这个对象就会再次变为可达状态，否则就会变成不可达状态；
不可达：对象与所有引用的关联已被切断，调用finalize()也没让它复活，永久性地失去引用。只有对象处于不可达状态时，系统才会真正回收该对象所占用的资源。

三者的关系图如下：
对象状态转换示意图

下面具体看个例子：

public class InitTest {

/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    createObject();
}

public static void createObject() {
    String a = new String("测试");
    a = new String("演示");
}
}

当执行String a = new String(“测试”);时，”测试”对象处于可达状态；执行a = new String(“演示”);时，”演示”对象处于可达状态，而”测试”处于可恢复状态，而并不是不可达状态，系统此时也不会对它进行回收。有的童鞋不免要问，如果我此时强制让它回收会怎么样呢？

强制回收

实际上强制回收的说法并不准确。前面已经提过，系统何时回收它所占用的内存，程序根本不知道，程序能控制的只是保证一个对象何时不再被引用，或者通知系统进行垃圾回收，至于垃圾何时被回收，仍然由jvm来决定。

强制回收一般有两种方式：

调用System的gc()方法；
调用Runtime的gc()方法；Runtime.getRuntime().gc()

探秘finalize()方法

java中垃圾回收绕不开的一个方法。它是一个对象被回收之前，最后一次可达的机会。当finalize()方法执行后，对象会消失，垃圾回收机制开始执行。

有过编程经验的可能都注意到了，finalize()方法定义在Object类中，这就意味着所有的类都可以重写它来实习自己的清理机制。如果一个程序终止之前都没有执行垃圾回收，那么finalize()方法则不会被调用。所以finalize()方法是否被调用也具有不确定性。

所以永远不要在finalize()中清理资源，也永远不要主动调用这个方法。看一下下面的例子：

public class FinalizeTest {
protected static FinalizeTest ft = null;

public void info() {
    System.out.println("测试finalize方法");
}

public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    new FinalizeTest();
    // 通知系统进行资源回收
    // System.gc();
    System.runFinalization();//强制执行finalize()方法
    ft.info();
}

@Override
public void finalize() {
    ft = this;
}
}

上面的程序new FinalizeTest();之后，并未有任何引用，新创建的对象会进入可恢复状态。调用System.gc()，并不能保证finalize()马上被执行，如果注释了System.runFinalization()，就会报空指针异常。

强引用、弱引用、软引用、虚引用、引用队列

垃圾回收机制中对对象的引用是一个很重要的判定标准。根据引用的级别（这一点和安卓中的视图销毁差不多），java中又可将引用分为四种：

强引用：毋庸赘述，最常见的引用方式，创建一个对象，把对象赋给一个引用变量，这样的引用就是强引用。
软引用：SoftReference类实现，当一个对象只有软引用时，它有可能被回收，如果系统内存不足的话。
弱引用：WeakRefernce类实现，与上面的软引用类似，只是引用级别更低。如果一个对象处于弱引用状态，当垃圾回收机制运行，总是会回收该对象所占用的内存，而不管内存是否充足。
虚引用：PhantomReference类实现，级别最弱，类似于没有引用。它的作用主要用来跟踪对象被垃圾回收的状态，无法单独使用，必须陪护引用队列。
引用队列：用来保存被回收后对象的引用。程序可检查与虚引用关联的引用队列中是否包含了改虚引用，从而知道虚引用所指对象是否即将被回收。

瞅一眼下面的例子：

public class ReferenceTest {

/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    String str = new String("引用测试");
    // 创建一个弱引用，引用到"引用测试"
    WeakReference weakReference = new WeakReference(str);
    // 断开str和"引用测试"之间的引用
    str = null;
    // 打印弱引用对象
    System.out.println(weakReference.get());
    // 强制通知回收
    System.gc();
    System.runFinalization();
    // 再次打印弱引用对象
    System.out.println(weakReference.get());
}
}

输入：
引用测试
null

再看一个虚引用的例子，两者比较一下：

public class PhantomReferenceTest {

/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    String str = new String("虚引用测试");
    // 创建一个引用队列
    ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();
    // 创建一个指向"虚引用测试"的虚引用
    PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(str,
            referenceQueue);
    // 断开str和"虚引用测试"之间的引用
    str = null;
    System.out.println(phantomReference.get());
    // 强制回收
    System.gc();
    System.runFinalization();
    // 取出最先进入队列的引用和phantomReference比较
    System.out.println(referenceQueue.poll() == phantomReference);
}
}

输出：
null
true

再次强调几点：