1. 如何判斷對象可以回收

下面介紹一些判斷對象是否可以被回收的算法。

1.1 引用計數法

基本原理

1. 每個對象關聯一個計數器（整數），記錄當前有多少引用指向它。
2. 引用增加時（如被變量賦值、被其他對象引用），計數器+1。
3. 引用減少時（如變量離開作用域、被顯式置為null），計數器-1。
4. 當計數器歸零，說明對象不再被任何引用指向，立即回收其內存。

1.1.1 缺點

引用計數法雖然簡單，但存在一個致命問題：無法解決循環引用。例如：

class A {B b;
}class B {A a;
}public class Main {public static void main(String[] args) {A a = new A(); // A 的引用計數 = 1B b = new B(); // B 的引用計數 = 1a.b = b; // B 的引用計數 = 2b.a = a; // A 的引用計數 = 2a = null; // A 的引用計數 = 1b = null; // B 的引用計數 = 1// 此時 A 和 B 互相引用，引用計數都不為 0，但已經無法訪問，造成內存泄漏！}
}

問題：

1. 即使 a 和 b 已經不再被外部引用，但由于它們互相引用，引用計數仍然 > 0，導致無法回收，造成內存泄漏。
2. Java 的解決方案：采用可達性分析（Reachability Analysis），從 GC Roots（如靜態變量、活動線程棧變量等）出發，標記所有可達對象，未被標記的則回收。

1.2 可達性分析算法

1. 可達性分析算法（Reachability Analysis）是 Java 垃圾回收（GC）的核心算法，用于判斷對象是否存活。相比引用計數法，它能有效解決循環引用問題，是現代 JVM 采用的默認策略。
2. 從一組「GC Roots」出發，遍歷所有能被引用的對象，未被遍歷到的即為垃圾。類似于“從樹根出發，標記所有可達的樹枝和樹葉，剩下的就是需要清理的枯枝”。
3. 
4. 肯定不能當成垃圾被回收的對象稱為根對象

1.2.1 可達分析、根對象

• Java虛擬機中的垃圾回收器采用可達性分析來探索所有存活的對象。
• 掃描堆中的對象，看是否能夠沿著GC Root對象為起點的引用鏈找到該對象，找不到，表示可以回收。
• 哪些對象可以作為GC Root? 這里可以使用eclipse提供的MAT來找到
  
  MAT中有一個功能就是找到當前快照中的GC Roots
  
  GC Roots 構成：

jps 找到當前運行類的進程id
再配合jmap -dump:format=b,live，file=1.bin 21384
dump就是把堆內存當前運行的狀態轉儲成一個文件。
format表示轉儲文件的格式，b是二進制格式。
live會主動觸發一次垃圾回收，我們關注一次回收后還存活的對象。
file=1.bin 表示存儲的文件名稱。
21384就是jps看到的進程id.

import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 通過Eclipse的MAT 查看哪些是GC Roots對象* */
public class Demo {public static void main(String[] args) throws IOException {List<Object> list=new ArrayList<>();list.add("a");list.add("b");System.out.println(1);System.in.read();list=null;System.out.println(2);System.in.read();System.out.println("end...");}
}

1.2.2 優缺點

1.3 四種引用(強軟弱虛)

1. 強引用：默認的引用類型，只要強引用存在，對象就不會被 GC 回收。即使內存不足（OOM），JVM 也不會回收強引用對象，而是拋出 OutOfMemoryError。 通對象創建（如 String s = “hello”），我們平時寫代碼new xx()都屬于強引用。
2. 軟引用：當 內存不足時，GC 會回收軟引用對象。適合實現 內存敏感的緩存（如圖片緩存）。
3. 弱引用：只要發生 GC，無論內存是否充足，弱引用對象都會被回收。比軟引用更短暫，適合存儲 非必須的元數據。
4. 虛引用：無法通過虛引用獲取對象（get() 始終返回 null）。
   唯一作用：對象被回收時收到系統通知（通過 ReferenceQueue）。
   必須與 ReferenceQueue 聯合使用。
5. 其實還有一種，終結器引用：是一種與對象生命周期相關的特殊機制，它通過 finalize() 方法在對象被垃圾回收（GC）前提供一次“臨終拯救”機會。但因其設計缺陷，Java 9 開始已被標記為廢棄（@Deprecated），并建議使用更安全的替代方案（如 Cleaner）。
   

四種引用的對比：

1.3.1 軟引用的實際使用案例

這里設置堆內存是20m Xmx20m,對于某些圖片資源非核心業務，如果用強引用進行引用就會有可能導致內存溢出。這種不太重要的資源可以在內存緊張時將內存釋放掉，這種場景就可以使用軟引用。
下面代碼演示放入20m的對象，發現堆內存不夠直接OOM了，后面的例子使用軟引用就不會OOM。

    private static final int _4MB=4*1024*1024;public static void main(String[] args) throws IOException {List<byte []> list=new ArrayList<>();for (int i=0;i<5;i++){list.add(new byte[_4MB]);}System.in.read();}

使用軟引用：內存不足時被回收

前4個都被釋放了，只有最后1個byte數組還在。

    public static void soft(){// list -->SoftReference --> byte[]List<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("循環結束："+list.size());for (SoftReference<byte[]> softReference : list) {System.out.println(softReference.get());}}

1.3.2 軟引用-引用隊列

前面的演示我們發現，當使用軟引用的時候，可能前4個byte數組已經被釋放了，只保留了第5個在內存中。也就是最后遍歷list的時候很多元素都是null了，對這些軟引用對象，其實沒必要保留在list中了。這種情況我們希望把軟引用本身也做一個清理，既然釋放了，就把引用也清除掉。因為軟引用本身也要占用內存，盡管占用的相對較少。
如何清理無用的軟引用呢，就需要用到引用隊列。

    public static void soft() {List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();//引用隊列ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();for (int i = 0; i < 5; i++) {//關聯了引用隊列，當軟引用所關聯的byte[]被回收時，那么軟引用會被加入到引用隊列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());}System.out.println("循環結束：" + list.size());//獲取隊列中的軟引用Reference<? extends byte[]> poll = queue.poll();while (poll != null) {list.remove(poll);poll = queue.poll();}System.out.println("list中剩余的：===================>");for (SoftReference<byte[]> softReference : list) {System.out.println(softReference.get());}}

這時候看到list只有未被回收的byte數組。

1.3.3 弱引用的實際使用案例

這里可以看到第10次可能是因為軟弱引用本身也比較多了，發生了fullgc，前面幾次沒快超出堆內存時也會發發生了gc，所以又幾個null值。

    public static void weak() {List<WeakReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();//引用隊列ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();for (int i = 0; i < 10; i++) {WeakReference<byte[]> ref = new WeakReference<>(new byte[_4MB], queue);list.add(ref);for (WeakReference<byte[]> weakReference : list) {System.out.print(weakReference.get() + " ");}System.out.println();}}

2. 垃圾回收算法

2.1 標記清除算法

2.2 標記整理

2.3 復制

3. 分代垃圾回收

4. 垃圾回收器

4.1 吞吐量優先

4.2 響應時間優先

5. 垃圾回收調優