Java 的內存模型、垃圾回收機制和四種引用方式

1、內存模型

Java中的內存分爲五個部分，分別是方法區、虛擬機棧、堆、程序計數器和本地方法區。

1.方法區

存放運行時加載的類信息、靜態變量、常量等信息。

2.虛擬機棧

存放對象的引用、方法的返回地址等。 每一個線程都有一個棧。

3.堆

主要存放對象的實例。 全部線程共享同一個堆。

4.程序計數器

存放運行程序的行數信息。

5.本地方法區

和方法區相似，但存放的native方法的相關內容。

2、垃圾回收

1.垃圾回收的對象

清理的內容主要是存在於堆和方法區的內容。

2.清理方法

方法一：引用計數：當一個對象被引用次數+1，引用釋放時次數-1，=0時便可回收。可是存在互相引用問題，會致使沒法回收。 方法二：可達性分析：當一個對象沒有經過引用鏈和GC roots相連的時候，就表示已經沒有用，能夠回收了。 GC roots有哪些？ - 虛擬機（棧幀中的本地變量表）中引用的對象 - 方法區中類靜態屬性引用的對象 - 方法區中常量引用的對象 - 本地方法棧中JNI（即通常說的native方法）中引用的對象

3.清理分類和觸發條件

1. MINOR GC eden滿的時候觸發。
2. FULL GC 調用System.gc()會被建議使用full； 老年區空間不足； 方法區空間不足； MINOR GC方法空間沒法知足

4.垃圾回收算法

1. 標記-清除法
   • 作法： 當發現須要回收的內容時，標記並直接清除。
   • 缺點： 須要遍歷全堆，複雜度高，而且會帶來內存碎片等問題
2. 標記-整理法
   • 作法： 將不須要回收的內容標記並整理到一塊兒，而後清除剩下的部分
   • 優缺點： 沒有內存碎片問題；可是若是存活的多，會產生屢次搬運，下降效率。
3. 複製法
   • 作法： 將內存分兩塊，每次將存活的對象搬運到另外一塊，並清理這一塊。
   • 優缺點 清理容易，可是內存利用率低。
4. 分代收集法
   • 理論： 新建立的對象通常都是生命週期較短的，分塊能夠優先回收這些。
   • 作法：
     1. 內存分年輕代和年老代，年輕代再分爲3區，eden區和a區、b區。新建的對象放在年輕代的eden區；
     2. 當eden區滿了，對eden進行gc，把存活的搬入a區
     3. 當eden再次滿了，對eden和a區進行gc，將eden區和a區的存活的搬入b區；
     4. 重複二、3步，直到必定次數後，將仍然存活、在a、b區反覆搬運的內容搬入年老區；
     5. 年老區滿了之後，進行全量gc，即對全部的區都作gc，是最慢的。
   • 優缺點 挺好的，如今都用分代收集法。

5.垃圾回收的實現

1. 串行回收
2. 並行回收
3. 與用戶線程同存的回收
4. G1回收

3、引用方式

強引用(FinalReference)

即便OOM也不會被清理。對對象的引用默認就是這種方式。例如，Object o = new Object();
【FinalReference類不是public的，沒辦法直接用】

軟引用(SoftReference)

當內存不足的時候會被清理。比較適用於緩存。

弱引用(WeakReference)

當沒有再被引用時，隨時都有可能被清理。
這裏寫一個小例子來展現弱引用的效果。
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AtomicInteger integer = new AtomicInteger(12);
        WeakReference<AtomicInteger> reference = new WeakReference<>(integer);
        System.out.println("正在使用時，reference.get()="+reference.get());
        System.gc();
        System.out.println("引用的對象還引用着，reference.get()="+reference.get());
        integer = null;
        System.out.println("引用的對象置空了，可是還未進行垃圾回收，reference.get()="+reference.get());
        System.gc();
        System.out.println("引用的對象置空了，垃圾回收後，reference.get()="+reference.get());
    }
運行結果：
    正在使用時，reference.get()=12
    引用的對象還引用着，reference.get()=12
    引用的對象置空了，可是還未進行垃圾回收，reference.get()=12
    引用的對象置空了，垃圾回收後，reference.get()=null
能夠看到：
    被弱引用的對象在尚未結束生命週期時，即便gc也不會被清理；
    當將被弱引用的對象生命週期結束(=null)時，當即去引用裏get()，仍然能夠拿到，證實了這一刻還未被回收；
    再次調用gc()，這時再get()就已經沒有了。

若是把WeakReference換成SoftReference，那麼最後一次get的時候就不會是null。

虛引用(PhantomReference)

相似於弱引用，可是在被即將收集時，會被放入一個引用隊列。用戶能夠查詢引用隊列看是否該對象會被清理，進行一些額外的操做。