java回收类_Java的内存回收——Java引用的种类
1、Java引用的種類
Java是面向對象的編程語言，一個Java程序往往需要創(chuàng)建大量的Java類，然后對各Java類創(chuàng)建大量的Java對象，再調用這些Java對象的屬性和方法來操作它們。
程序員需要通過關鍵字new創(chuàng)建Java對象，既可以視作為Java對象申請內存空間，JVM會在堆內存中為每個對象分配空間；當一個Java對象失去引用時，JVM的垃圾回收機制會自動清除它們，并回收它們所占用的空間。
Java內存管理包括內存分配(創(chuàng)建Java對象時)和內存回收兩個方面(回收Java對象時)。這兩方面的工作都是由JVM自動完成的，因此降低了Java程序員的學習難度，以至于使容易忽視內存分配的問題。但這兩方面的工作也加重了JVM的工作，從而使Java程序運行較慢。
1、1 對象在內存中的狀態(tài)
對于JVM的垃圾回收機制來說，是否回收一個對象的標準在于：是否還有引用變量引用該對象？只要有引用變量引用該變量，垃圾回收機制就不會回收它。也就是說，當Java對象被創(chuàng)建出來之后，垃圾回收機制會實時地監(jiān)控每個對象的運行狀態(tài)，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等。當垃圾回收機制實時地監(jiān)控到某個對象不再被引用變量所引用時，垃圾回收機制就會回收它所占用的空間。
基本上，可以把JVM內存中的對象引用理解成一種有向圖，把引用變量、對象都當成有向圖的頂點，將引用關系當成圖的有向邊，有向邊總是從引用端指向被引用的Java對象。因為Java的所有對象都是由一條條線程創(chuàng)建出來的，因此可以把線程對象當成有向圖的起始頂點。
對于單線程程序而言，整個程序只有一條main線程，那么該圖就是以main進程為頂點的有向圖。在這個有向圖中，main頂點可達的對象都處于可達狀態(tài)，垃圾回收機制不會回收它們；如果某個對象在這個有向圖中處于不可達狀態(tài)，那么就認為這個對象不再被引用，接下來垃圾回收機制就會主動回收它了。
class Node {
Node next;
String name;
public Node(String name) {
this.name = name;
}
}
public class NodeTest {
public static void main(String[] args) {
Node n1 = new Node("一號節(jié)點");
Node n2 = new Node("二號節(jié)點");
Node n3 = new Node("三號節(jié)點");
n1.next = n2;
n3 = n2;
n2 = null;
}
}
上面程序中定義了三個Node對象，并通過合適的引用關系把這三個Node對象組織在一起，下圖為JVM中對應的有向圖。
從main頂點開始，有一條路徑到達“第一個Node對象”，因此該對象處于可達狀態(tài)，垃圾回收機制不會回收它；從main頂點開始，有兩條路徑到達“第二個Node對象”，因此該對象也處于可達狀態(tài)，垃圾回收機制不會回收它；從main頂點開始，沒有路徑可以到達“第三個Node對象”，因此這個Java對象就變成了垃圾，接下來垃圾回收機制就會回收它。
當一個對象在堆內存中運行時，根據它在對應有向圖中的狀態(tài)，可以把它所處的狀態(tài)分成如下三種。
可達狀態(tài)：當一個對象被創(chuàng)建后，有一個以上的引用變量引用它。在有向圖可以從起始頂點導航到該對象，那么它就處于可達狀態(tài)，程序可以通過引用變量來調用該對象的屬性和方法。
可恢復狀態(tài)：如果程序中某個對象不再有任何引用變量引用它，它將先進入可恢復狀態(tài)，此時從有向圖的起始頂點不能導航到該對象。在這種狀態(tài)下，系統(tǒng)的垃圾回收機制準備回收該對象所占用的內存。如果系統(tǒng)調用finalize方法重新讓一個以上的引用變量引用該對象，則這個對象會再次變?yōu)榭蛇_狀態(tài)；否則，該對象將進入不可達狀態(tài)。
不可達狀態(tài)：當對象的所有關聯(lián)都被切斷，且系統(tǒng)調用所有對象的finalize方法依然沒有使該對象變成可達狀態(tài)后，這個對象將永久性地失去引用，最后變成不可達狀態(tài)。只有當一個對象處于不可達狀態(tài)時，系統(tǒng)才會真正回收該對象所占有的資源。
public class StatusTranfer {
public static void test() {
String a = new String("Java對象1"); //①
a = new String("Java對象2"); //②
}
public static void main(String[] args) {
test();
}
}
當程序執(zhí)行test方法的①行代碼時，代碼定義了a變量，并讓該變量指向“Java對象1”字符串。該代碼執(zhí)行結束后，“Java對象1”字符串對象處于可達狀態(tài)。
當程序執(zhí)行test方法的②行代碼后，代碼再次定義了“Java對象2”字符串對象，并讓a變量指向該對象。此時，“Java對象1”字符串對象處于可恢復狀態(tài)，而“Java對象2”字符串對象處于可達狀態(tài)。
一個對象可以被一個方法的局部變量引用，也可以被其他類的類變量引用，或者被其他對象的實例變量引用。當某個對象被其他類的類變量引用時，只有該類被銷毀后，該對象才會進入可恢復狀態(tài)；當某個對象被其他對象的實例變量引用時，只有當引用該對象的對象被銷毀或變成不可達狀態(tài)后，該對象才會進入不可達狀態(tài)。
對垃圾回收機制來說，判斷一個對象是否可回收的標準在于該對象是否被引用。因此引用也是JVM進行內存管理的一個重要概念。為了更好地管理對象的引用，從JDK1.2開始，Java在java.lang.ref包下提供了三個類：SoftReference、PhantomReference和WeakReference，分別代表了對對象的三種引用方法：軟引用、虛引用和弱引用。其實，在Java中還有強引用，總共四種對對象的引用。
1、2 強引用
這是Java程序中最常見的引用方式，程序創(chuàng)建一個對象，并把這個對象賦給一個引用變量，這個引用變量就是強變量。當一個對象被一個或一個以上的強引用變量所引用時，它處于可達狀態(tài)，它不可能被系統(tǒng)垃圾回收機制回收。強引用時Java編程中廣泛使用的引用類型，被強引用所引用的Java對象絕不會被垃圾回收機制回收，即使內存非常緊張；即使有些Java對象以后永遠也不會被用到，JVM也不會回收強引用所引用的Java對象。
1、3 軟引用
軟引用需要通過SoftReference來實現(xiàn)，當一個對象只具有軟引用時，它可能被垃圾回收機制回收。對于只有軟引用的對象而言，當系統(tǒng)內存空間足夠時，它不會被系統(tǒng)回收，程序也可使用該對象；當系統(tǒng)內存空間不足時，系統(tǒng)將會回收它。
軟引用通常用于內存敏感的程序中，軟引用是強引用很好的替代。當系統(tǒng)內存空間充足時，軟引用和強引用沒有太大的區(qū)別；當系統(tǒng)內存空間不足時，被軟引用所引用的Java對象可以被垃圾回收機制回收，從而避免系統(tǒng)內存不足的異常。
1、4 弱引用
弱引用和軟引用有點類似，區(qū)別在于弱引用所引用對象的生存期更短。對于只有弱引用的對象而言，當系統(tǒng)垃圾回收機制運行時，不管系統(tǒng)內存是否足夠，總會回收該對象所占用的內存。但是并不是當一個對象只有弱引用時，它就會立即被回收，而是等到系統(tǒng)垃圾回收機制運行時才會被回收。
import java.lang.ref.WeakReference;
public class WeakReferenceTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("Java對象");
WeakReference wr = new WeakReference(str);
str = null; //切斷str引用和"Java對象"字符之間的引用
System.out.println(wr.get()); //①
System.gc(); //強制垃圾回收
System.runFinalization();
System.out.println(wr.get()); //②
}
}
輸出結果為：
Java對象
null
當執(zhí)行str = null;之后，切斷了str和“Java對象”字符串對象之間的引用關系，此時只有一個弱引用對象引用字符串對象，程序中①行代碼依然可以輸出“Java對象”。如果系統(tǒng)垃圾回收機制啟動，只有弱引用的對象就會被清理掉。程序中②行代碼輸出null，這就表明對象已經被清理了。
注意：上面創(chuàng)建“Java對象”字符串對象時，不要使用String str = “Java對象”;代碼，因為系統(tǒng)不會緩存這個字符串常量(會使用強引用來引用它)，系統(tǒng)則不會回收被緩存的字符串常量。
弱引用具有很大的不確定性，因此每次垃圾回收機制執(zhí)行時都會回收弱引用所引用的對象，而垃圾回收機制的運行又不受程序員的控制，因此程序獲取弱引用所引用的Java對象時必須小心空指針異常。
1、5 虛引用
軟引用和弱引用可以單獨使用，但虛引用不能單獨使用，必須和引用隊列聯(lián)合使用。單獨使用虛引用沒有太大的意義。虛引用的主要作用就是跟蹤對象被垃圾回收的狀態(tài)，程序可以通過檢查與虛引用關聯(lián)的引用隊列中是否已經包含指定的虛引用，從而了解虛引用所引用的對象是否即將被回收。
引用隊列由java.lang.ref.ReferenceQueue類表示，它用于保存被回收后對象的引用。當把軟引用、弱引用和引用隊列聯(lián)合使用時，系統(tǒng)回收被引用的對象之后，將會把被回收對象對應的引用添加到關聯(lián)的引用隊列中。與軟引用和弱引用不同的是，虛引用在對象被釋放之前，將把它對應的虛引用添加到它關聯(lián)的引用隊列中，這使得可以在對象被回首之前采取行動。
import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class PhantomReferenceTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = new String("Java對象");
ReferenceQueue rq = new ReferenceQueue<>(); //創(chuàng)建引用隊列
PhantomReference pr = new PhantomReference(str, rq); //創(chuàng)建虛引用
str = null;
System.out.println(pr.get()); //①
System.gc(); //強制垃圾回收
System.runFinalization();
System.out.println(rq.poll() == pr); //取出引用隊列中最先進入隊列中的引用于pr進行比較 ②
}
}
輸出結果為：
null
true
因此系統(tǒng)無法通過虛引用來獲得被引用的對象，所以執(zhí)行①出輸出null。當程序強制垃圾回收后，只有虛引用引用的字符串對象會被垃圾回收，當被引用的對象被回收后，對應的引用會被添加到關聯(lián)的引用隊列中，因此②執(zhí)行后會輸出true。
總結：使用這些引用類可以避免在程序執(zhí)行期間將對象留在內存中。如果以軟引用、弱引用或虛引用的方法引用對象，垃圾回收器就能夠隨意地釋放對象。如果希望盡可能減小程序在其生命周期中所占用的內存大小，這些引用類就很有好處。最后需要指出的是，要使用這些特殊的引用類，就不能保留對對象的強引用。如果保留了對對象的強引用，就會浪費這些類所提供的任何好處。
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