Java堆内存垃圾回收机制(GC)详解 (引用计数法，根搜索法详解)

什么对象需要回收
在Java堆中存放着Java程序中新建的对象，也就是我们开发过程中 new,newarray 创建的对象。但没有明确的代码去释放他们。垃圾回收机制就是释放这些不再被程序所使用的对象的过程。

为什么要使用垃圾收集器
在虚拟机的堆内存中，当某些对象失去引用，对于虚拟机内存而言就是”垃圾”，虚拟就就会回收这部分内存，以供后续的新对象使用。除了释放不在被引用的对象外，
在堆空间中，并不是所有的内存空间都是连续的，因为在程序运行过程中每次新建对象都会申请堆内存，并不能保证内存可以整齐的码放在你面前。要是申请不到大片连续的内存区域，还可能造成“内存不足”的假象。

引用计数法
引用计数法是垃圾回收的早期策略，在堆中的每个对象都有一个引用来计数，每当有一个地方引用到它时，计数器的值就会加一；引用失效时，计数器值减一，当计数器的值为0时，就认为该对象就是不被使用的，可以进行垃圾回收，但这种算法缺钱，就是很难解决对象之间相互循环引用的问题；

public static void main(String[] args) {        GcObject obj1 = new GcObject(); //Step 1        GcObject obj2 = new GcObject(); //Step 2        obj1.instance = obj2; //Step 3        obj2.instance = obj1; //Step 4        obj1 = null; //Step 5        obj2 = null; //Step 6    }}class GcObject{    public Object instance = null;}

 当程序进行到Step 1 时 obj1 的计数器=1； 当程序进行到Step 2 时 obj2 的计数器=1； 程序进行到Step 3 时 obj1 的计数器=2； 程序进行到Step 4 时 obj2 的计数器=2；

此时obj1,obj2的技术都为2；
当程序进行到Step 5 时 obj1 的计数器-1 结果为1；
当程序进行到Step 6 时 obj2 的计数器-1 结果为1；如下图

那么如果采用的引用计数算法的话 GcObject实例1和实例2的计数引用都不为0，两个实例所占内存不到释放，于是就产生了内存泄露。

根搜索法(可达性算法)
根搜索法是通过一系列称为”GC Root”的对象作为起点。以这些节点作为根节点向下搜索，搜索过程中的路径成为“”引用链“”，当某个对象到”GC Root”没有任何引用链时，也就是“根对象”不可达。就被认为是可以被回收的对象，
“”GC Root“”对象包括以下几种：
虚拟机栈中的引用的对象；
方法去中类静态引用的对象；
常量引用的对象；

如上图中,GC Root对object1,object2,object3,object4都是仍存活的对象，object5,object6,object7都是GC Root 触及不到的，因此都时要被回收打的内存。

对于垃圾收集器力来说，堆中每个对象都有三种状态，可触及的，可复活的，不可触及的。不可触及的也就是我们刚提的 GC Root引用链连接不到的对象。对于另外的两种，可触及打的，是指每个对象从他生命的开始起，只要程序至少保留一个可触及的引用，那么它就是可触及的，一旦程序释放了所有对该对象的引用，那么这个对象就成了可复活状态。若满足以下条件则为可复活状态：   从根节点连接不到，但是可能在垃圾收集器执行某些终结方法时触及；**不仅仅是声明了finalize()方法的对象，而是所有的对象都要经过可复活状态**    先来说finalize()方法，如果类中声明了此方法，垃圾回收器（GC）会在释放这个实例占据的内存空间之前，执行这个方法如下

class Final(){protected void finalize(){   System.out.println("Final obj die!");   //go die   }}

根搜索算法中不可达对象在回收之前，要进行二次标记。
第一次标记时会进行一次筛选：筛选的条件是是否有必要执行finalize()方法。
当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()被虚拟机调用过，则虚拟机认为没有必要执行finalize()方法。
如果这个对象有必要执行finalize()，则会放在一个队列里，以一个低优先级的线程进行执行finalize()方法进行二次标记，如果在finalize()方法中，对象重新回到引用链上（比如this赋值给其他引用链上的对象），则该对象不被回收，而移出该队列。
注意：finalize()方法只被调用一次，如果这个对象在GC时被调用过一次finalize()方法，则第二次GC的时候，就会被判断为没有必要执行finalize()而被直接回收。
另外finalize()能做的所有工作，都可以通过try-finally更好、更及时的解决。所以请忘掉finalize().

    public class TestGc {          public static TestGc HOOK;          @Override          protected void finalize() throws Throwable {              super.finalize();              TestGc.HOOK = this;              System.out.println("finalize");          }          /*               输出结果         finalize         HOOK is alvie         HOOK is dead          */          public static void main(String[] args) throws Exception {              HOOK = new TestGc();              HOOK = null;              System.gc();//第一次GC，符合有必要要执行finalize的条件              Thread.sleep(500);//Finalizer线程优先级较低，所以要等一会              if (HOOK != null) {                  System.out.println("HOOK is alvie");              } else {                  System.out.println("HOOK is dead");              }              HOOK = null;              System.gc();//第二次GC，因为已经执行过一次finalize，所以没有必要进行二次标记              Thread.sleep(1000);//Finalizer线程优先级较低，所以要等一会              if (HOOK != null) {                  System.out.println("HOOK is alvie");              } else {                  System.out.println("HOOK is dead");              }          }      }  

无论是引用计数法，还是跟搜索法都是引用操作，那么就有可能产生垃圾问题，但是对于引用也需要有一些合理化的设计。在很多的时候并不是所有的对象都需要被我们一直使用，那么就需要对引用的问题做进一步的思考。从JDK1.2之后关于引用提出了四种类型的引用：
demo 引自http://blog.csdn.net/qq_34280276/article/details/52863626;
●强引用：也就是我们new出来的对象当内存不足的时候，JVM宁可出现OutOfMemory错误停止，也需要进行保存，并且不会将此空间回收(永远不会被GC回收)；

public class Demo{    public static void main(String[]args){        Object obj=new Object();//强引用，默认        Object ref=obj;//引用传递        obj=null;//断开连接        System.gc();        System.out.println(ref);    }}

●软引用：当内存不足的时候，进行对象的回收处理，往往用于高速缓存中；

public class Demo{    public static void main(String[]args){        Object obj=new Object();        SoftReference<Object> ref=new SoftReference<Object><obj>;//软引用        obj=null;//断开连接        System.gc();        System.out.println(ref.get());    }}

如果此时内存空间充足，那么对象将不会回收，如果空间不充足，则会进行回收。

public class TestDemo{    public static void main(String[]args){        Object obj=new Object();        String str="hello";        obj=null;//断开连接        SoftReference<Object> ref=new SoftReference<Object><obj>;//软引用        try{            for(int x=0;x<Inter.MAX_VALUE;x++){                str+=str+x;                str.intern();            }        }catch(Throwable e){        }                   System.out.println(ref.get());    }}

●弱引用：无论内存够不够，下一次内存收集之前都会进行；

弱引用本质的含义指的是说只要一进行GC处理，那么所引用的对象将会被立刻回收。弱引用需要使用的是Map接口的子类：java.util.WeakHashMap。
范例：观察弱引用

package cn.test.demo;import java.lang.ref.SoftReference;public class TestDemo{    public static void main(String[]args){        String key=new String(“hi”);        String value=new String(“hello”);        Map<String,String> map=new WeakHashMap<String,String>();        map.put(key,value);        System.out.println(map.get(key));        key=null;        System.out.println(map);        System.gc();        System.out.println(map);    }}  

一旦出现GC，则必须进行回收处理，而且一回收一个准。
HashMap与WeakHashMap区别？
HashMap是强引用，而WeakHashMap是弱引用。

在java.lang.ref包中存在有一个WeakReference的一个子类。
范例：观察WeakReference

package cn.test.demo;import java.lang.ref.SoftReference;public class TestDemo{    public static void main(String[]args){        String key=new String(“hi”);        WeakReference<String> map=new WeakHashMap<String>(key);        Key=null;        System.out.println(ref.get());        System.gc();        System.out.println(ref.get());    }}

弱引用之所以不敢轻易使用的原因，就是因为其本身一旦有了GC之后就会立刻清空，这个对于程序的开发不利。