java 的垃圾回收是 java 语言的重要功能之一。当程序创建对象、数组等引用类型实体时，系统会在堆内存中位置分配一块内存区，对象就保存在这块内存区中，当这块内存不在被任何变量引用时，这块内存就变成垃圾，等待垃圾回收机制进行回收。垃圾回收机制具有如下特征。

  • 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，网络等资源）
  • 程序无法控制垃圾回收的运行，垃圾回收会在合适的时候进行。当对象永久性的失去引用后，系统会在合适的时候回收它占用的内存。
  • 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，该方法可能会使该对象重新复活（让一个引用变量引用该对象），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的所占用的内存，再回收该对象之前，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联系被切断，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，系统会回收该对象所占有的资源。

强制垃圾回收

 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，程序强制系统进行垃圾回收总会有一些效果。有两种方式。

  • 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内存之前。通常要求程序调用合适的方法来处理资源，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 finallize() 方法。该方法是定义在 Object 的实例方法，方法原型为：

protected void finalize() throws Throwable
finalize() 方法具有如下四个特点：

  • 永远不要主动调用某个对象的 finalize() 方法，该方法应该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的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

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 下提供了3个类：SoftReference、PhanTomRerence 和 WeakReference  ,他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 的对象引用有四种方式：

强引用

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，程序通过引用变量操作实际的对象

软引用

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

虚引用通过 WeakReference 来实现，弱引用跟软引用很像，但弱引用的引用级别更低，对于弱引用的对象而言，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资源。

虚引用

虚引用通过PhantomReference 类来实现，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。虚引用主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态，虚引用不能被单独使用，必须和引用队列（ReferenceQueue) 联合使用

上面三个引用类都包含一个get方法，用于获取它们所引用的对象。下面程序示范了弱引用的对象被系统垃圾回收的过程

public class PhantomRefenceTest {
public static void main(String[] args) {
	// 创建一个字符串对象
	String str = new String("奇侠闯天下");
	// 创建一个引用队列
	ReferenceQueue rq =new ReferenceQueue();
	PhantomReference pr = new PhantomReference(str,rq);
	str = null;
	//虚引用无法获取它的对象，即使对象还没被回收，输出为 null
	System.out.println(pr.get());
	//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于pr进行比较
	System.out.println(rq.poll() == pr);
}
}

取出被引用对象的方式 

// 取出弱引用所引用的对象
	obj = wr.get();
	// 如果取出的对象为null
	if(obj == null) {
		//重新创建一个对象，并使用强引用引用他
		obj = recreateIt();
		// 取出弱引用引用的对象，将其赋给 obj 变量
		wr = new WeakReference(obj);
}