Java(十九)——对象与垃圾回收

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原创最新推荐文章于 2026-06-19 11:38:32 发布 389 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Java的垃圾回收是Java语言的重要功能之一。当程序创建对象、数组等引用类型的实体时，系统都会在堆内存中为之分配一块内存区，对象就保存在这块内存区中，当这块内存区不再被任何引用变量引用时，这块内存就编程垃圾，等待垃圾回收机制进行回收。垃圾回收机制有如下特征。

垃圾回收机制只负责回收堆内存的对象，不会回收任何物理资源（例如数据库连接、网络IO等资源）。
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。
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为如下三种：
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实例变量和方法。
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；否则该对象进入不可达状态。
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。
##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。大部分时候，程序强制系统垃圾回收后总会有一些效果。强制系统垃圾回收有如下两种方式。

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();

finalize方法

在垃圾回收机制回收某个对象所占用的内存之前，通常要求程序调用适当的方法来清理资源，在没有明确指定清理资源的情况下，Java提供了默认机制来清理该对象的资源，这个机制就是finalize()方法。该方法是定义在Object类里的实例方法，方法原型为：
protected void finalize() throws Throwable
当finalize()方法返回后，对象消失，垃圾回收机制开始执行。方法原型中的throws Throwable表示它可以抛出任何类型的异常。
任何Java类都可以重写Object类的finalize()方法，在该方法中清理对象占用的资源。如果程序终止之前始终没有进行垃圾回收，则不会调用失去引用对象的finalize()方法来清理资源。垃圾回收机制何时调用对象的finalize()方法时完全透明的，只有当程序认为需要更多的额外内存时，垃圾回收机制才会进行垃圾回收。因此，完全有可能出现这样一种情形：某个失去引用的对象只占用了少量内存，而且系统没有产生严重的内存需求，因此垃圾回收机制并没有试图回收该对象所占用的资源，所以该对象的finalize()方法也不会得到调用。
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()方法时出现异常时，垃圾回收机制不会报告异常，程序继续执行。
##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中引用方式：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。
1. 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，前面介绍的对象和数组都采用了这种强引用的方式。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。
2.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。
3.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，必须等到系统垃圾回收机制运行时才会被回收。
4.虚引用（PhantomReference）
虚引用通过PhantomReference类实现，虚引用完全类似于没有引用。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。
上面三个引用类都包含了一个get()方法，用于获取他们所引用的对象。