三、垃圾回收

1.如何判断对象是否可以回收

①引用计数法——早期python中使用

当一个对象被引用时，就当引用对象的值加一，当值为 0 时，就表示该对象不被引用，可以被垃圾收集器回收。
这个引用计数法听起来不错，但是有一个弊端，如下图所示，循环引用时，两个对象的计数都为1，导致两个对象都无法被释放。

②可达性分析算法——JVM使用

VM 中的垃圾回收器通过可达性分析来探索所有存活的对象
扫描堆中的对象，看能否沿着 GC Root 对象为起点的引用链找到该对象，如果找不到，则表示可以回收

可以作为 GC Root 的对象有：

Ⅰ. 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；

Ⅱ. 方法区中类静态属性引用的对象；

Ⅲ. 方法区中常量引用的对象；

Ⅳ. 本地方法栈中 JNI（即一般说的Native方法）引用的对象；

案例演示：

public static void main(String[] args) throws IOException {

        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add(1);
        System.out.println(1);
        System.in.read();

        list = null;
        System.out.println(2);
        System.in.read();
        System.out.println("end");
    }

对于以上代码，可以使用如下命令将堆内存信息转储成一个文件，然后使用
Eclipse Memory Analyzer 工具进行分析。

第一步：
使用 jps 命令，查看程序的进程

第二步：

使用 jmap -dump:format=b,live,file=1.bin 16104 命令转储文件
dump：转储文件
format=b：二进制文件
file：文件名
16104：进程的id

第三步：打开 Eclipse Memory Analyzer 对 1.bin 文件进行分析。

分析的 gc root，找到了 ArrayList 对象，然后将 list 置为null，再次转储，那么 list 对象就会被回收

③四种引用

强引用：

只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收

软引用（SoftReference）：

仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次出发垃圾回收，回收软引用对象，可以配合引用队列来释放软引用自身

弱引用（WeakReference）：

仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象，可以配合引用队列来释放弱引用自身

虚引用（PhantomReference）：

必须配合引用队列使用，主要配合 ByteBuffer 使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存

终结器引用（FinalReference）：

无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 finalize 方法，第二次 GC 时才能回收被引用对象。

Ⅰ.软引用&引用队列案例演示——SoftReference

/**
 * 演示 软引用
 * -Xmx20m -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc
 */
public class Code_08_SoftReferenceTest {

    public static int _4MB = 4 * 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        method2();
    }

    // 强引用，设置 -Xmx20m , 演示堆内存不足,
    public static void method1() throws IOException {
        ArrayList<byte[]> list = new ArrayList<>();

        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            list.add(new byte[_4MB]);
        }
        System.in.read();
    }

    // 演示 软引用
    public static void method2() throws IOException {
        ArrayList<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            SoftReference<byte[]> ref = new SoftReference<>(new byte[_4MB]);
            System.out.println(ref.get());
            list.add(ref);
            System.out.println(list.size());
        }
        System.out.println("循环结束：" + list.size());
        for(SoftReference<byte[]> ref : list) {
            System.out.println(ref.get());
        }
    }
}

method1 方法解析：

首先会设置一个堆内存的大小为 20m，然后运行 mehtod1 方法，会抛异常，堆内存不足，因为 mehtod1 中的 list 都是强引用

method2 方法解析：

在 list 集合中存放的是软引用对象，当内存不足时，会触发 full gc，将软引用的对象回收。细节如图：

可以看到第五次循环时发现内存不足，触发了垃圾回收，将前4个软引用对象全部回收；

上面的代码中，当软引用引用的对象被回收了，但是软引用还存在，所以，一般软引用需要搭配一个引用队列一起使用。

修改 method2 如下：

// 演示 软引用 搭配引用队列
    public static void method3() throws IOException {
        ArrayList<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
        // 引用队列
        ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();

        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            // 关联了引用队列，当软引用所关联的 byte[] 被回收时，软引用自己会加入到 queue 中去
            SoftReference<byte[]> ref = new SoftReference<>(new byte[_4MB], queue);
            System.out.println(ref.get());
            list.add(ref);
            System.out.println(list.size());
        }

        // 从队列中获取无用的 软引用对象，并移除
        Reference<? extends byte[]> poll = queue.poll();
        while(poll != null) {
            list.remove(poll);
            poll = queue.poll();
        }

        System.out.println("=====================");
        for(SoftReference<byte[]> ref : list) {
            System.out.println(ref.get());
        }
    }

此时已经为空的软引用本身也被移除了，输出结果如下：

Ⅱ.弱引用案例演示——WeakReference

弱引用

 public class Code_09_WeakReferenceTest {

    public static void main(String[] args) {
//        method1();
        method2();
    }

    public static int _4MB = 4 * 1024 *1024;

    // 演示 弱引用
    public static void method1() {
        List<WeakReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<>(new byte[_4MB]);
            list.add(weakReference);

            for(WeakReference<byte[]> wake : list) {
                System.out.print(wake.get() + ",");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    // 演示 弱引用搭配 引用队列
    public static void method2() {
        List<WeakReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
        ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();

        for(int i = 0; i < 9; i++) {
            WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<>(new byte[_4MB], queue);
            list.add(weakReference);
            for(WeakReference<byte[]> wake : list) {
                System.out.print(wake.get() + ",");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("===========================================");
        Reference<? extends byte[]> poll = queue.poll();
        while (poll != null) {
            list.remove(poll);
            poll = queue.poll();
        }
        for(WeakReference<byte[]> wake : list) {
            System.out.print(wake.get() + ",");
        }
    }

}