JVM垃圾收集
垃圾收集是Java体系最重要的组成部分之一。和C/C++的手动内存管理不同，Java虚拟机提供了一套全自动的内存管理方案，尽可能地减少开发人员在内存资源管理方面的工作量。
垃圾收集简介
谈到垃圾收集(Garbage Collection,简称GC)，需要先澄清什么是垃圾？
顾名思义,垃圾收集(Garbage Collection)的意思就是找到垃圾并进行清理。 但现有的垃圾收集实现却恰恰相反: 垃圾收集器跟踪所有正在使用的对象,并把其余部分当做垃圾。
GC的垃圾特指存在于内存中，不会再被使用的对象。
让我们思考下GC需要完成的3件事情：
- 哪些内存需要回收？
- 什么时候回收？
- 如何回收？
哪些内存需要回收
Java内存运行时区域的各个部分，其中 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈 3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的（尽管在运行期会由JIT编译器进行一些优化，但在本章基于概念模型的讨论中，大体上可以认为是编译期可知的），因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，在这几个区域内就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。
而Java堆和方法区则不一样，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的是这部分内存，“内存”分配与回收也仅指这一部分内存。
识别垃圾
在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”（即不可能再被任何途径使用的对象）。
引用计数(Reference Counting)
①引用计数法：引用计数法实现很简单，只需要为每个对象配备一个整型的计数器即可。对于对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能在被使用。
但是引用计数法不能解决一个问题，就是当对象是循环引用的时候，计数器值都不为0，这个时候引用计数器无法通知GC收集器来回收他们。
主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
实例如下:
/**
* testGC()方法执行后，objA和objB会不会被GC呢？
*/
public class ReferenceCountingGC {
public Object instance = null;
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
/**
* 这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便在能在GC日志中看清楚是否有回收过
*/
private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];
public static void testGC() {
ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
objA = null;
objB = null;
// 假设在这行发生GC，objA和objB是否能被回收？
System.gc();
}
public static void main(String[] args) {
testGC();
}
}
添加JVM参数-XX:+PrintGCDetails打印GC日志详情
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 9185K->872K(73728K)] 9185K->880K(241664K), 0.0022950 secs] [Times: user=0.00 sys=0.01, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 872K->0K(73728K)] [ParOldGen: 8K->632K(167936K)] 880K->632K(241664K), [Metaspace: 3016K->3016K(1056768K)], 0.0047674 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Heap
PSYoungGen total 73728K, used 635K [0x000000076e000000, 0x0000000773200000, 0x00000007c0000000)
eden space 63488K, 1% used [0x000000076e000000,0x000000076e09ecf8,0x0000000771e00000)
from space 10240K, 0% used [0x0000000771e00000,0x0000000771e00000,0x0000000772800000)
to space 10240K, 0% used [0x0000000772800000,0x0000000772800000,0x0000000773200000)
ParOldGen total 167936K, used 632K [0x00000006ca000000, 0x00000006d4400000, 0x000000076e000000)
object space 167936K, 0% used [0x00000006ca000000,0x00000006ca09e300,0x00000006d4400000)
Metaspace used 3023K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 321K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
从运行结果中可以清楚看到，GC日志中进行了垃圾回收，意味着虚拟机并没有因为这两个对象互相引用就不回收它们，这也从侧面说明虚拟机并不是通过引用计数算法来判断对象是否存活的。
可达性分析（Reachability Analysis）
②JVM通过可达性分析（Reachability Analysis）来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。
对象是否可达
- 可达对象：指通过根对象进行引用搜索，最终可以达到的对象。
- 不可达对象：通过跟对象进行引用搜索，最终没有被引用到的对象。
根可达算法（Root Searching）的意思是说从根上开始搜索，当一个程序启动后，马上需要的那些个对象就叫做根对象，所谓的根可达算法就是首先找到根对象，然后跟着这根线一直往外找到那些有用的。 在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。 线程里面会有线程栈和main栈帧，从这个main() 里面开始的这些对象都是我们的根对象
- 方法区中类静态属性引用的对象。 一个class 它有一个静态的变量，load到内存之后马上就得对静态变量进行初始化，所以静态变量到的对象这个叫做根对象
- 方法区中常量引用的对象。 如果你这个class会用到其他的class的那些个类的对象，这些就是根对象
- 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。 如果我们调用了 C和C++ 写的那些本地方法所用到的那些个类或者对象
判断可触及性
垃圾回收的基本思想是考察每个对象的可触及性，即从根节点开始是否可以访问到这个对象，如果可以，则说明当前对象正在被使用，如果从所有的根节点都无法访问到某个对象，说明对象已经不再使用了，一般来说，此对象需要被回收。但事实上，一个无法触及的对象有可能在某一条件下“复活”自己，如果是这样，那么对他的回收就是不合理的，为此，需要给出一个对象可触及性状态的定义，并规定在什么状态下，才可以安全地回收对象。
- 可触及的：从根节点开始，可以到达的对象。
- 可复活的：对象的所有引用都被释放，但是对象有可能在finalize()函数中复活。
- 不可触及的：对象的fianlize()函数被调用，并且没有复活，那么就会进入不可触及状态，不可触及的对象不可能被复活，因为finalize()函数只会别调用一次。
引用
无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与“引用”有关。
在JDK 1.2以前，Java中的引用的定义很传统：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用。这种定义很纯粹，但是太过狭隘，一个对象在这种定义下只有被引用或者没有被引用两种状态，对于如何描述一些“食之无味，弃之可惜”的对象就显得无能为力。我们希望能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保留在内存之中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是非常紧张，则可以抛弃这些对象。很多系统的缓存功能都符合这样的应用场景。
在JDK 1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（PhantomReference）4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。
强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj=new Object（）”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
软引用是用来描述一些还有用但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK 1.2之后，提供了SoftReference类来实现软引用。
弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK 1.2之后，提供了WeakReference类来实现弱引用。
虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK 1.2之后，提供了PhantomReference类来实现虚引用。
引用级别
Java中4种引用的级别和强度由高到低依次为：强引用→软引用→弱引用→虚引用
当垃圾回收器回收时，某些对象会被回收，某些不会被回收。垃圾回收器会从根对象Object来标记存活的对象，然后将某些不可达的对象和一些引用的对象进行回收。如下所示：
| 引用类型 | 被垃圾回收时间 | 用途 | 生存时间 |
|---|---|---|---|
| 强引用 | 从来不会 | 对象的一般状态 | JVM停止运行时终止 |
| 软引用 | 当内存不足时 | 对象缓存 | 内存不足时终止 |
| 弱引用 | 正常垃圾回收时 | 对象缓存 | 垃圾回收后终止 |
| 虚引用 | 正常垃圾回收时 | 跟踪对象的垃圾回收 | 垃圾回收后终止 |
强引用（StrongReference）
强引用是我们最常见的对象，它属于不可回收资源，垃圾回收器（后面简称GC）绝对不会回收它，即使是内存不足，JVM宁愿抛出 OutOfMemoryError 异常，使程序终止，也不会来回收强引用对象。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。如下：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class StrongReferenceDemo {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> strongReference = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
strongReference.add(new byte[_1MB]);
}
System.out.println(strongReference.size());
}
}
使用JVM参数启动-XX:+PrintGCDetails -Xms4m -Xmx4m
当内存空间不足时，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 510K->504K(1024K)] 510K->560K(3584K), 0.0008420 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1013K->488K(1024K)] 1069K->736K(3584K), 0.0008650 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 996K->488K(1024K)] 1244K->832K(3584K), 0.0008220 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 873K->407K(1024K)] [ParOldGen: 2392K->2272K(2560K)] 3265K->2680K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0044426 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 407K->504K(1024K)] 2680K->2816K(3584K), 0.0009213 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 504K->387K(1024K)] [ParOldGen: 2312K->2277K(2560K)] 2816K->2665K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0048829 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Heap
PSYoungGen total 1024K, used 418K [0x00000000ffe80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 512K, 6% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe87b18,0x00000000fff00000)
from space 512K, 75% used [0x00000000fff80000,0x00000000fffe0f40,0x0000000100000000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
ParOldGen total 2560K, used 2277K [0x00000000ffc00000, 0x00000000ffe80000, 0x00000000ffe80000)
object space 2560K, 88% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffe396b0,0x00000000ffe80000)
Metaspace used 3034K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 323K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.demo.StrongReferenceDemo.main(StrongReferenceDemo.java:13)
如果强引用对象不使用时，需要弱化从而使GC能够回收，如下：
strongReference = null;
显式地设置strongReference对象为null，或让其超出对象的生命周期范围，则gc认为该对象不存在引用，这时就可以回收这个对象。具体什么时候收集这要取决于GC算法。
软引用（SoftReference）
如果一个对象只具有软引用，则内存空间充足时，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class SoftReferenceDemo {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
List<SoftReference<byte[]>> softReference = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
SoftReference<byte[]> bytes=new SoftReference<>(new byte[_1MB]);
softReference.add(bytes);
}
System.out.println(softReference.size());
}
}
使用JVM参数启动-XX:+PrintGCDetails -Xms4m -Xmx4m
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 510K->504K(1024K)] 510K->560K(3584K), 0.0007402 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1013K->504K(1024K)] 1069K->696K(3584K), 0.0007918 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1012K->504K(1024K)] 1204K->872K(3584K), 0.0008782 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 885K->399K(1024K)] [ParOldGen: 2416K->2282K(2560K)] 3301K->2681K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0051863 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 399K->504K(1024K)] 2681K->2898K(3584K), 0.0007032 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 504K->0K(1024K)] [ParOldGen: 2394K->617K(2560K)] 2898K->617K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0050748 secs] [Times: user=0.20 sys=0.00, real=0.01 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->32K(1024K)] 1641K->1673K(3584K), 0.0004896 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->32K(1024K)] 1673K->1673K(3584K), 0.0005118 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1641K->1641K(2560K)] 1673K->1641K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0021871 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1024K)] 1641K->1641K(3584K), 0.0005000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1641K->617K(2560K)] 1641K->617K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0025670 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->32K(1024K)] 1641K->1673K(3584K), 0.0005453 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->32K(1024K)] 1673K->1673K(3584K), 0.0003552 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1641K->1639K(2560K)] 1673K->1639K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0048257 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1024K)] 1639K->1639K(3584K), 0.0005039 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1639K->615K(2560K)] 1639K->615K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0026326 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
5
null //内存紧张时回收
null
null
null
[B@43556938 // 最后一个byte数组保留下来。
Heap
PSYoungGen total 1024K, used 30K [0x00000000ffe80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 512K, 6% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe87bc8,0x00000000fff00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
ParOldGen total 2560K, used 1639K [0x00000000ffc00000, 0x00000000ffe80000, 0x00000000ffe80000)
object space 2560K, 64% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffd99cb8,0x00000000ffe80000)
Metaspace used 3025K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 321K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用。如果软引用所引用对象被垃圾回收，JAVA虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
如果在垃圾回收时发现内存不足，在回收软引用所指向的对象时，软引用本身不会被清理。如果想要清理软引用，需要使用引用队列
import java.lang.ref.Reference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.SoftReference;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 大概思路为 ：查看引用队列中有无软引用，如果有，则将该软引用从存放它的集合中移除
public class SoftReferenceRemoveDemo {
public static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
//这里将软引用对象和引用队列进行关联。注：现在并没有直接放到引用队列中。
//当内存不足时，软引用指向的对象会被GC，软引用对象本身不会被清理，而是放到引用队列中。
SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<>(new byte[_1MB], queue);
list.add(softReference);
}
//再查看引用队列中有无软引用
Reference<? extends byte[]> poll = queue.poll();
while (poll != null) {
//从存放软引用的集合中移除。
list.remove(poll);
poll = queue.poll();
}
for (SoftReference<byte[]> softReference : list) {
System.out.println(softReference.get());
}
}
}
注意：软引用对象是在jvm内存不够时才会被回收，我们调用System.gc()方法只是起通知作用，JVM什么时候扫描回收对象是JVM自己的状态决定的。就算扫描到软引用对象也不一定会回收它，只有内存不够的时候才会回收。
垃圾收集线程会在虚拟机抛出OutOfMemoryError之前回收软引用对象，而虚拟机会尽可能优先回收长时间闲置不用的软引用对象。对那些刚构建的或刚使用过的“较新的”软对象会被虚拟机尽可能保留，这就是引入引用队列ReferenceQueue的原因。
弱引用（WeakReference）
弱引用对象相对软引用对象具有更短暂的生命周期，只要 GC 发现它仅有弱引用，不管内存空间是否充足，都会回收它，不过 GC 是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些仅有弱引用的对象。
弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
package com.demo;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class WeakReferenceDemo {
public static final int _1MB = 1024*1024;
public static void main(String[] args) {
List<WeakReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();
for(int i = 0;i < 5;i ++) {
//这里将软引用对象和引用队列进行关联。注：现在并没有直接放到引用队列中。
//当内存不足时，软引用指向的对象会被GC，软引用对象本身不会被清理，而是放到引用队列中。
WeakReference<byte[]> WeakReference = new WeakReference<>(new byte[_1MB], queue);
list.add(WeakReference);
for (WeakReference<byte[]> weakReference : list) {
System.out.print(weakReference.get() +" ");
}
System.out.println();
}
}
}
使用JVM参数启动-XX:+PrintGCDetails -Xms4m -Xmx4m
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 510K->504K(1024K)] 510K->568K(3584K), 0.0008142 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:53970', transport: 'socket'
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1013K->504K(1024K)] 1077K->672K(3584K), 0.0010237 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1012K->488K(1024K)] 1180K->784K(3584K), 0.0007700 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[B@43556938
[B@43556938 [B@3d04a311
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 877K->488K(1024K)] 3221K->2920K(3584K), 0.0015397 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 488K->0K(1024K)] [ParOldGen: 2432K->633K(2560K)] 2920K->633K(3584K), [Metaspace: 3018K->3018K(1056768K)], 0.0067783 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
null null [B@7a46a697
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 10K->32K(1024K)] 1668K->1689K(3584K), 0.0006763 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->32K(1024K)] 1689K->1689K(3584K), 0.0005914 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1657K->633K(2560K)] 1689K->633K(3584K), [Metaspace: 3019K->3019K(1056768K)], 0.0025578 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
null null null [B@5f205aa
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 20K->32K(1024K)] 1678K->1689K(3584K), 0.0004614 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->32K(1024K)] 1689K->1689K(3584K), 0.0004075 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 32K->0K(1024K)] [ParOldGen: 1657K->631K(2560K)] 1689K->631K(3584K), [Metaspace: 3019K->3019K(1056768K)], 0.0061445 secs] [Times: user=0.05 sys=0.02, real=0.01 secs]
null null null null [B@6d86b085
Heap
PSYoungGen total 1024K, used 18K [0x00000000ffe80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 512K, 3% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe84a00,0x00000000fff00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
ParOldGen total 2560K, used 1655K [0x00000000ffc00000, 0x00000000ffe80000, 0x00000000ffe80000)
object space 2560K, 64% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffd9dc50,0x00000000ffe80000)
Metaspace used 3025K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 321K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
注意：只要发生垃圾回收，就会被回收，但不是把堆中所有弱引用全部回收，回收到足够放下接下来的数据即可。 fullGC才会将所有的弱引用进行垃圾回收
虚引用（PhantomReference）
虚引用顾名思义，就是形同虚设。与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
应用场景：
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。 虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：
虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。
程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要进行垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。
虚引用和终结器引用必须配合引用队列。如下：
当虚引用对象所引用的对象被回收以后，虚引用对象就会被放入引用队列中，调用虚引用的方法。
虚引用的一个体现是释放直接内存所分配的内存，当引用的对象ByteBuffer被垃圾回收以后，虚引用对象Cleaner就会被放入引用队列中，然后调用Cleaner的clean方法来释放直接内存
终结器引用
所有的类都继承自Object类，Object类有一个finalize方法。当某个对象不再被其他的对象所引用时，会先将终结器引用对象放入引用队列中，然后根据终结器引用对象找到它所引用的对象，然后调用该对象的finalize方法。调用以后，该对象就可以被垃圾回收了
这里重写了finallize方法，A4对象执行垃圾回收时并不是立马被回收的，因为重写了finallize方法，所以虚拟机会自动创建一个终结器引用，执行A4对象的回收时，会将终结器引用放入引用队列中，然后由一个较低优先级的线程finalizeHandler，去查看引用队列，根据终结器引用调用重写了的finallize方法，这个时候A4对象才真正被回收。 不是直接回收的，需要先放到引用队列，并且执行回收的线程优先级很低，所以fianlize方法的对象迟迟得不到回收，造成内存泄露。 不推荐finalize方法释放资源。
对象的复活
即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。 如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待它运行结束，这样做的原因是，如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环（更极端的情况），将很可能会导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，譬如把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那在第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合；如果对象这时候还没有逃脱，那基本上它就真的被回收了。
/**
* 此代码演示了两点：
* 1.对象可以在被GC时自我拯救。
* 2.这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次
*/
public class FinalizeEscapeGC {
public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
public void isAlive() {
System.out.println("yes, i am still alive :)");
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("finalize mehtod executed!");
FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
//对象第一次成功拯救自己
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
// 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
Thread.sleep(500);
if (SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
// 下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
// 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
Thread.sleep(500);
if (SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
}
}
查看日志
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 510K->504K(1024K)] 510K->536K(3584K), 0.0007113 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1013K->504K(1024K)] 1045K->680K(3584K), 0.0010750 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1012K->488K(1024K)] 1188K->864K(3584K), 0.0010604 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 873K->496K(1024K)] 1249K->968K(3584K), 0.0010474 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 496K->0K(1024K)] [ParOldGen: 472K->632K(2560K)] 968K->632K(3584K), [Metaspace: 3017K->3017K(1056768K)], 0.0058746 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
finalize mehtod executed!
yes, i am still alive :)
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 20K->64K(1024K)] 653K->696K(3584K), 0.0009470 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 64K->0K(1024K)] [ParOldGen: 632K->630K(2560K)] 696K->630K(3584K), [Metaspace: 3019K->3019K(1056768K)], 0.0057657 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
no, i am dead :(
Heap
PSYoungGen total 1024K, used 28K [0x00000000ffe80000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 512K, 5% used [0x00000000ffe80000,0x00000000ffe872c8,0x00000000fff00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
ParOldGen total 2560K, used 630K [0x00000000ffc00000, 0x00000000ffe80000, 0x00000000ffe80000)
object space 2560K, 24% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc9d980,0x00000000ffe80000)
Metaspace used 3025K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 321K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
第一次 GC 的时候，finalize()方法中被复活了，对象状态变成可触及性，但是 finalize() 方法只会被调用一遍，所以第二次没办法复活 就为 null 从运行结果可以看出，SAVE_HOOK对象的finalize()方法确实被GC收集器触发过，并且在被收集前成功逃脱了。 另外一个值得注意的地方是，代码中有两段完全一样的代码片段，执行结果却是一次逃脱成功，一次失败，这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行动失败了。 需要特别说明的是，上面关于对象死亡时finalize()方法的描述可能带有悲情的艺术色彩，笔者并不鼓励大家使用这种方法来拯救对象。相反，笔者建议大家尽量避免使用它，因为它不是C/C++中的析构函数，而是Java刚诞生时为了使C/C++程序员更容易接受它所做出的一个妥协。它的运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序。有些教材中描述它适合做“关闭外部资源”之类的工作，这完全是对这个方法用途的一种自我安慰。finalize()能做的所有工作，使用try-finally或者其他方式都可以做得更好、更及时，所以笔者建议大家完全可以忘掉Java语言中有这个方法的存在。
finalize
finalize() 里方法里的异常会被忽略，同时方法终止，但是并不影响主线程，只保证方法执行，不保证方法执行成功 finalize() 方法只会在准备回收该对象时调用 设计原意是在回收该对象的时候，释放非 java 资源，例如：FileInputStream类 流程: 当对象的 GC Roots 不可达，GC 会判断该对象是否覆盖了 finalize 方法，未覆盖，则回收。否则，若未执行过 finalize方法，则放入 F-Queue，由低优先级线程执行对象的 finalize方法，执行完毕后，GC 会再次判断该对象是否可达，若不可达，则回收，否则，复活
回收方法区
很多人认为方法区（或者HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾收集的，Java虚拟机规范中确实说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，而且在方法区中进行垃圾收集的“性价比”一般比较低：在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%～95%的空间，而永久代的垃圾收集效率远低于此。
永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。以常量池中字面量的回收为例，假如一个字符串“abc”已经进入了常量池中，但是当前系统没有任何一个String对象是叫做“abc”的，换句话说，就是没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用了这个字面量，如果这时发生内存回收，而且必要的话，这个“abc”常量就会被系统清理出常量池。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。
判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”：
- 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
- 加载该类的ClassLoader已经被回收。
- 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样，不使用了就必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制，还可以使用-verbose：class以及-XX：+TraceClassLoading、-XX：+TraceClassUnLoading查看类加载和卸载信息，其中-verbose：class和-XX：+TraceClassLoading可以在Product版的虚拟机中使用，-XX：+TraceClassUnLoading参数需要FastDebug版的虚拟机支持。
JDK7
- 回收的主要内容
- 废弃常量
- 无用类
- 如何判定类是无用的
- 该类的所有实例都被回收
- 加载该类的ClassLoader已经被回收
- 该类对应的java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
类并不与对象一样，不使用了就必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot提供了一系列的参数：- -Xnoclassgc 关闭虚拟机对class的垃圾回收功能。
- -verbose:class 及 -XX:+TraceClassLoading 、 -XX:+TraceClassUnLoading 查看类加载卸载信息
JDK8
Jdk8中使用元空间替代了永久代，故类的信息回收方式取决于元空间的回收方式.即：
类及相关的元数据的生命周期与类加载器的一致
