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12、JVM 实战 - 垃圾回收篇，回收算法及相关概念

一、概述

关于垃圾收集有主个经典问题:

  • 哪些内存需要回收?
  • 什么时候回收?
  • 如何回收?

1、什么是垃圾？

垃圾是指在运行程序中没有任何指针指向的对象，这个对象就是需要被回收的垃圾。

如果不及时对内存中的垃圾进行清理，那么，这些垃圾对象所占的内存空间会一直保留到应用程序结束，被保留的空间无法被其他对象使用。甚至可能导致内存溢出。

2、为什么需要GC？

  • 对于高级语言来说，一个基本认知是如果不进行垃圾回收，内存迟早都会被消耗完，因为不断地分配内存空间而不进行回收，就好像不停地生产生活垃圾而从来不打扫一样。
  • 除了释放没用的对象，垃圾回收也可以清除内存里的记录碎片。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，以便JVM将整理出的内存分配给新的对象。
  • 随着应用程序所应付的业务越来越庞大、复杂，用户越来越多，没有GC就不能保证应用程序的正常进行。而经常造成STW的GC又跟不上实际的需求，所以才会不断地尝试对GC进行优化。

3、Java中垃圾回收的重点区域是?

垃圾回收器只作用在堆和方法区。其中，Java堆是垃圾收集器的工作重点。

从次数上讲：

  • 频繁收集Young区
  • 较少吸集Old区
  • 基本不动方法区（元空间）

二、垃圾回收算法

1、垃圾标记阶段算法

在堆里存放着几乎所有的java对象实例，在GC 执行垃圾回收之前，首先需要区分出内存中哪些是存活对象，哪些是已经死亡的对象。只有被标记为己经死亡的对象，GC才会在执行垃圾回收时，释放掉其所占用的内存空间，因此这个过程我们可以称为垃圾标记阶段。

1、 引用计数算法

引用计数算法(Reference Counting)比较简单，对每个对象保存一个整型的引用计数器属性。用于记录对象被引用的情况。

原理：

对于一个对象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，即表示对象A不可能再被使用，可进行回收。

优点：

  • 实现简单，垃圾对象便于辨识;判定效率高，回收没有延迟性。

缺点：

  • 它需要单独的字段存储计数器，这样的做法增加了存储空间的开销。
  • 每次赋值都需要更新计数器，伴随着加法和减法操作，这增加了时间开销。
  • （核心缺点）引用计数器有一个严重的问题，即无法处理循环引用的情况。这是一条致命缺陷，导致在Java的垃圾回收器中没有使用这类算法。

Java并没有选择引用计数，是因为其存在一个基本的难题，也就是很难处理循环引用关系。

2、 可达性分析算法（或根搜索算法、追踪性垃圾收集）

相对于引用计数算法而言，可达性分析算法不仅同样具备实现简单和执行高效等特点，更重要的是该算法可以有效地解决在引用计数算法中循环引用的问题，防止内存泄漏的发生。

相较于引用计数算法，这里的可达性分析就是Java、C#选择的。这种类型的垃圾收集通常也叫作追踪性垃圾收集（Tracing Garbage collection）。

 

原理：

其原理简单来说，就是将对象及其引用关系看作一个图，选定活动的对象作为GC Roots，然后跟踪引用链条，如果一个对象和GC Roots之间不可达，也就是不存在引用链条，那么即可认为是可回收对象。

思路：

  • 可达性分析算法是以根对象集合(GC Roots)为起始点，按照从上至下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达。
  • 使用可达性分析算法后，内存中的存活对象都会被根对象集合直接或间接连接着，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)
  • 如果目标对象没有任何引用链相连，则是不可达的，就意味着该对象己经死亡，可以标记为垃圾对象。
  • 在可达性分析算法中，只有能够被根对象集合直接或者间接连接的对象才是存活对象。

优点：

实现简单，执行高效 ，有效的解决循环引用的问题，防止内存泄漏。

GC Roots：

在Java 语言中， GC Roots 包括以下几类元素：

  • 虚拟机栈中引用的对象。比如：各个线程被调用的方法中使用到的参数、局部变量等。
  • 方法区中类静态属性引用的对象
  • 方法区中常量池中的引用
  • 所有被同步锁synchronized持有的对象
  • Java虚拟机内部的引用。基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（如：NullPointerException、OutOfMemoryError），系统类加载器。
  • 本地方法栈内JNI(通常说的本地方法)引用的对象
  • 反映java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。

小技巧：由于Root 采用栈方式存放变量和指针，所以如果一个指针，它保存了堆内存里面的对象，但是自己又不存放在堆内存里面，那它就是一个Root 。

注意点：

如果要使用可达性分析算法来判断内存是否可回收，那么分析工作必须在一个能保障一致性的快照中进行。这点不满足的话分析结果的准确性就无法保证。

这点也是导致GC进行时必须“stop The world”的一个重要原因。即使是号称（几乎）不会发生停顿的CMS收集器中，枚举根节点时也是必须要停顿的。

2、垃圾清除阶段算法

当成功区分出内存中存活对象和死亡对象后， GC 接下来的任务就是执行垃圾回收，释放掉无用对象所占用的内存空间，以便有足够的可用内存空间为新对象分配内存。目前在JVM中比较常见的三种垃圾收集算法是标记－清除算法（ Mark-Sweep ）、复制算法（ Copying ）、标记 - 压缩算法（ Mark-Compact ） 。

1、 标记-清除算法

概念：

标记：对存活的对象进行标记。

清除：清除没有标记的，也就是垃圾对象。

缺点：

1、 效率比较低：递归与全堆对象遍历两次；
2、 在进行GC的时候，需要停止整个应用程序，导致用户体验差；
3、 这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，产生内存碎片；

2、 复制算法

 

核心思想：

将活着的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时将正在使用的内存中的存活对象复制到未被使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，最后完成垃圾回收。

优点：

  • 没有标记和清除过程，实现简单，运行高效
  • 复制过去以后保证空间的连续性，不会出现“碎片”问题。

缺点：

  • 此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍的内存空间。
  • 另外，对于G1这种分拆成为大量region的GC，复制而不是移动，意味着GC需要维护region之间对象引用关系，这个开销也不小，不管是内存占用或者时间开销。

应用场景：

在新生代，对常规应用的垃圾回收，一次通常可以回收70%-99%的内存空间。回收性价比很高。所以现在的商业虚拟机都是用这种收集算法回收新生代。

3、 标记-压缩算法

 

背景：

复制算法的高效性是建立在存活对象少、垃圾对象多的前提下的。这种情况在新生代经常发生，但是在老年代，更常见的情况是大部分对象都是存活对象。如果依然使用复制算法，由于存活对象较多，复制的成本也将很高。因此，基于老年代垃圾回收的特性，需要使用其他的算法。

标记－清除算法的确可以应用在老年代中，但是该算法不仅执行效率低下，而且在执行完内存回收后还会产生内存碎片，所以JVM 的设计者需要在此基础之上进行改进。标记 - 压缩（Mark - Compact）算法由此诞生。

指针碰撞：

如果内存空间以规整和有序的方式分布，即已用和未用的内存都各自一边，彼此之间维系着一个记录下一次分配起始点的标记指针，当为新对象分配内存时，只需要通过修改指针的偏移量将新对象分配在第一个空闲内存位置上，这种分配方式就叫做指针碰撞（Bulp the Pointer)。

优点：（此算法消除了“标记-清除”和“复制”两个算法的弊端。）

  • 消除了标记/清除算法当中，内存区域分散的缺点，我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可。
  • 消除了复制算法当中，内存减半的高额代价。

缺点：

  • 从效率上来说，标记-压缩算法要低于复制算法。
    1、 效率不高，不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。
    2、 对于老年代每次都有大量对象存活的区域来说，极为负重。
  • 移动对象的同时，如果对象被其他对象引用，则还需要调整引用的地址。
  • 移动过程中，需要全程暂停用户应用程序。即：STW

4、 分代收集算法

标记-清除、复制、标记-压缩算法对比：

 

分析：

目前几乎所有的GC都是采用分代收集（Generational Collecting）算法执行垃圾回收的。在HotSpot 中，基于分代的概念， GC 所使用的内存回收算法必须结合年轻代和老年代各自的特点：

年轻代：

  • 区域相对老年代较小，对象生命周期短、存活率低，回收频繁。
  • 这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对象大小有关，因此很适用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。

老年代：

  • 区域较大，对象生命周期长、存活率高，回收不及年轻代频繁。
  • 这种情况存在大量存活率高的对象，复制算法明显变得不合适。一般是由标记-清除或者是标记-清除与标记-压缩的混合实现。

标记Mark阶段的开销与存活对象的数量成正比。
清除Sweep阶段的开销与所管理区域的大小成正相关。
压缩Compact阶段的开销与存活对象的数据成正比。

5、 增量收集算法

背景：

为了解决其他算法在垃圾回收过程中出现STW的问题。

基本思想：

如果一次性将所有的垃圾进行处理，需要造成系统长时间的停顿，那么就可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替书行，每次，垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，接着切换到应用程序线程。依次反复，直到垃圾收集完成。

总的来说，增量收集算法的基础仍是传统的标记-清除和复制算法。增量收集算法通过对线程间冲突的妥善处理，允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记、清理或复制工作。

缺点：

由于在垃圾回收过程中，间断性地还执行了应用程序代码，所以能减少系统的停顿时间。但是，因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降

6、 分区算法

分区算法将整个堆空间划分成连续的不同小区间。每一个小区间都独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间。一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次GC时所需要的时间就越长，有关GC产生的停顿也越长。为了更好地控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理地回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿。

三、相关概念

1、System.gc()

在默认情况下， 通过System.gc()或者Runtime.getRuntime().gc()的调用，会显式触发Full GC，同时对老年代和新生代进行回收。会有一些效果，但是系统是否进行垃圾回收依然不确定。

而一般情况下，垃圾回收应该是自动进行的，无须手动触发， 否则就太过于麻烦了。

System.gc()和Runtime.getRunTime().gc()会做什么事情？

System.gc()底层调用的还是getRunTime().gc()

2、finalize()方法详解

什么时候执行finalize()？

当一个对象首次考虑要被回收时，会调用其finalize()

finalize()的作用？

finalize()是Object的protected方法，子类可以覆盖该方法以实现资源清理工作，GC在首次回收对象之前调用该方法。

finalize()与C++ 中的析构函数不是对应的。C++中的析构函数调用的时机是确定的（对象离开作用域或delete掉），但Java的finalize的调用具有不确定性不建议用finalize方法完成“非内存资源”的清理工作。

但建议用于：

①清理本地对象(通过JNI创建的对象)；
②作为确保某些非内存资源(如Socket、文件等)释放的一个补充：在finalize方法中显式调用其他资源释放方法。

finalize()的问题？

一些与finalize相关的方法，由于一些致命的缺陷，已经被废弃了，如System.runFinalizersOnExit()方法、Runtime.runFinalizersOnExit()方法。

System.gc()与System.runFinalization()方法增加了finalize方法执行的机会，但不可盲目依赖它们。

Java语言规范并不保证finalize方法会被及时地执行、而且根本不会保证它们会被执行。

finalize方法可能会带来性能问题。因为JVM通常在单独的低优先级线程中完成finalize的执行

对象再生问题：finalize方法中，可将待回收对象赋值给GC Roots可达的对象引用，从而达到对象再生的目的。finalize方法至多由GC执行一次(用户当然可以手动调用对象的finalize方法，但并不影响GC对finalize的行为)

finalize()的执行过程？

(1)首先，大致描述一下finalize流程：

当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”。

(2)具体的finalize流程：

对象可由两种状态，涉及到两类状态空间，一是终结状态空间 F = {unfinalized, finalizable, finalized}；二是可达状态空间 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。各状态含义如下：

      • unfinalized: 新建对象会先进入此状态，GC并未准备执行其finalize方法，因为该对象是可达的
    • finalizable: 表示GC可对该对象执行finalize方法，GC已检测到该对象不可达。正如前面所述，GC通过F-Queue队列和一专用线程完成finalize的执行
    • finalized: 表示GC已经对该对象执行过finalize方法
    • reachable: 表示GC Roots引用可达
    • finalizer-reachable(f-reachable)：表示不是reachable，但可通过某个finalizable对象可达
    • unreachable：对象不可通过上面两种途径可达

3、内存溢出

由于GC一直在发展，所有一般情况下，除非应用程序占用的内存增长速度非常快，造成垃圾回收已经跟不上内存消耗的速度，否则不太容易出现oOM的情况。

大多数情况下，GC会进行各种年龄段的垃圾回收，实在不行了就放大招，来一次独占式的Full GC操作，这时候会回收大量的内存，供应用程序继续使用。

javadoc中对OutOfMemoryError的解释是，没有空闲内存，并且垃圾收集器也无法提供更多内存。

内存不够的原因？

(1）Java虚拟机的堆内存设置不够。

比如：可能存在内存泄漏问题;也很有可能就是堆的大小不合理，比如我们要处理比较可观的数据量，但是没有显式指定JVM堆大小或者指定数值偏小。我们可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。

(2）代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）

对于老版本的Oracle JDK，因为永久代的大小是有限的，并且JVM对永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸载不再需要的类型）非常不积极，所以当我们不断添加新类型的时候，永久代出现OutOfMemoryError也非常多见，尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合；类似intern字符串缓存占用太多空间，也会导致0OM问题。对应的异常信息，会标记出来和永久代相关:“java.lang.outOfMemoryError: PermGen space”。

随着元数据区的引入，方法区内存已经不再那么窘迫，所以相应的OOM有所改观，出现OOM，异常信息则变成了:“java.lang .OutOfMemoryError: Metaspace”。直接内存不足，也会导致OOM。

OOM前必有GC？

这里面隐含着一层意思是，在抛出 OutofMemoryError 之前，通常垃圾收集器会被触发，尽其所能去清理出空间。

    • 例如：在引用机制分析中，涉及到 JVM 会去尝试回收软引用指向的对象等。
  • 在 java.nio.BIts.reserveMemory() 方法中，我们能清楚的看到，System.gc() 会被调用，以清理空间。

当然，也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的

  • 比如，我们去分配一个超大对象，类似一个超大数组超过堆的最大值，JVM 可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题，所以直接抛出 OutofMemoryError。

4、内存泄漏

对象不会再被程序用到了，但是GC又不能回收他们的情况，才叫内存泄漏。

Java中内存泄漏的8种情况：

1、静态集合类

静态集合类，如HashMap、LinkedList等等。如果这些容器为静态的，那么它们的生命周期与JVM程序一致，则容器中的对象在程序结束之前将不能被释放，从而造成内存泄漏。简单而言，长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用，尽管短生命周期的对象不再使用，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收。

   

public class MemoryLeak {
    static List list = new ArrayList();

    public void oomTests() {
        //  局部变量list.add(obj);
        Object obj = new Object();
        list.add(obj);
    }
}

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2、单例模式

单例模式，和静态集合导致内存泄露的原因类似，因为单例的静态特性，它的生命周期和JVM的生命周期一样长，所以如果单例对象如果持有外部对象的引用，那么这个外部对象也不会被回收，那么就会造成内存泄漏。

3、内部类持有外部类

如果一个外部类的实例对象的方法返回了一个内部类的实例对象。这个内部类对象被长期引用了，即使那个外部类实例对象不再被使用，但由于内部类持有外部类的实例对象，这个外部类对象将不会被垃圾回收，这也会造成内存泄漏。

4、各种连接，如数据库连接、网络连接和IO连接等

各种连接，如数据库连接、网络连接和Io连接等。
在对数据库进行操作的过程中，首先需要建立与数据库的连接，当不再使用时，需要调用close方法来释放与数据库的连接。只有连接被关闭后，垃圾回收器才会回收对应的对象。否则，如果在访问数据库的过程中，对Connection、Statement或ResultSet不显性地关闭，将会造成大量的对象无法被回收，从而引起内存泄漏。

5、变量不合理的作用域

变量不合理的作用域。一般而言，一个变量的定义的作用范围大于其使用范围，很有可能会造成内存泄漏。另一方面，如果没有及时地把对象设置为null，很有可能导致内存泄漏的发生。

public class UsingRandom {
    private String msg;

    public void receiveMsg() {
        //String msg;
        readFromNet();//从网络中接受数据保存到msg中
        saveDB();//把msg保存到数据库中
        //msg = null;
    }
}

如上面这个伪代码，通过readFromNet()方法把接受的消息保存在变量msg中，然后调用saveDB方法把msg的内容保存到数据库中，此时msg已经就没用了，由于msg的生命周期与对象的生命周期相同，此时msg还不能回收，因此造成了内存泄漏。

实际上这个msg变量可以放在receiveMsg方法内部，当方法使用完，那么msg的生命周期也结束了。

6、改变哈希值

改变哈希值，当一个对象被存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了。
否则，对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法使用该对象的当前引用作为的参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSef集合中单独删除当前对象，造成内存泄漏。

7、缓存泄漏

内存泄漏的另一个常见来源是缓存，一旦你把对象引用放入到缓存中，他就很容易遗忘。比如：之前项目在一次上线的时候，应用启动奇慢直到夯死，就是因为代码中会加载一个表中的数据到缓存（内存）中，测试环境只有几百条数据，但是生产环境有几百万的数据
对于这个问题，可以使用WeakHashMap代表缓存（弱引用），此种Map的特点是，当除了自身有对key的引用外，此key没有其他引用那么此map会自动丢弃此值。

8、监听器和回调

内存泄漏另一个常见来源是监听器和其他回调，如果客户端在你实现的API中注册回调，却没有显式的取消，那么就会积聚。
需要确保回调立即被当作垃圾回收的最佳方法是只保存它的弱引用，例如将他们保存成为WeakHashMap中的键。

5、STW

stop-the-world ，简称STW，指的是GC事件发生过程中，会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停，没有任何响应，有点像卡死的感觉，这个停顿称为STW。

可达性分析算法中枚举根节点（GC Roots)会导致所有Java执行线程停顿。

  • 分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
  • 一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上
  • 如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化，则分析结果的准确性无法保证

被STW中断的应用程序线程会在完成GC之后恢复，频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡带一样，所以我们需要减少STw的发生。

STW事件和采用哪款GC无关，所有的GC都有这个事件。

哪怕是G1也不能完全避免Stop-the-world 情况发生，只能说垃圾回收器越来越优秀，回收效率越来越高，尽可能地缩短了暂停时间。STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下，把用户正常的工作线

6、垃圾回收的并行与并发

1、并行

指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍处于等待状态。

2、并发

指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），垃圾回收线程在执行时不会停顿用户程序的运行。

3、对比

  • 并发比并行有着更大的吞吐量。
  • 并发不影响用户线程。

7、安全点与安全区域

1、安全点

程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在特定的位置才能停顿下来开始GC，这些位置称为“安全点（(Safepoint）”。

Safe Point的选择很重要，如果太少可能导致GC等待的时间太长，如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂，通常会根据“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准。比如：选择一些执行时间较长的指令作为Safe Point，如方法调用,循环跳转和异常跳转等。

如何在GC发生时，检查所有线程都跑到最近的安全点停顿下来呢？

  • 抢先式中断：（目前没有虚拟机采用了）首先中断所有线程。如果还有线程不在安全点，就恢复线程，让线程跑到安全点。
  • 主动式中断：设置一个中断标志，各个线程运行到 Safe Point 的时候主动轮询这个标志，如果中断标志为真，则将自己进行中断挂起。（有轮询的机制）

2、安全区域

Safepoint 机制保证了程序执行时，在不太长的时间内就会遇到可进入 GC 的 Safepoint。

但是，程序“不执行”的时候呢？

例如线程处于 sleep-状态或 Blocked 状态，这时候线程无法响应 JVM 的中断请求，“走”到安全点去中断挂起，JVM 也不太可能等待线程被唤醒。对于这种情况，就需要安全区域（Safe Region）来解决。安全区域是指在一段代码片段中，对象的引用关系不会发生变化，在这个区域中的任何位置开始 GC 都是安全的。我们也可以把 Safe Region 看做是被扩展了的 Safepoint。

执行流程：

  • 当线程运行到 Safe Region 的代码时，首先标识已经进入了 Safe Relgion，如果这段时间内发生GC，JVM会忽略标识为 Safe Region 状态的线程
  • 当线程即将离开 Safe Region 时，会检查JVM是否已经完成 GC，如果完成了，则继续运行，否则线程必须等待直到收到可以安全离开 Safe Region 的信号为止；

8、5种引用

1、强引用：不回收

当在Java语言中使用new操作符创建一个新的对象， 并将其赋值给一个变量的时候， 这个变量就成为指向该对象的一个强引用。类似“Object obj=new object( )”这种引用关系。

无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收被引用的对象。

在Java程序中，最常见的引用类型是强引用（普通系统99%以上都是强引用），也就是我们最常见的普通对象引用，也是默认的引用类型。

2、软引用：内存不足即回收

软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如：高速缓存就有用到软引用。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。

在JDK 1.2版本之后提供了java.lang.ref.SoftReference类来实现软引用

Object obj = new Object(); //声明强引用
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<Object>(obj);
obj = null; //销毁强引用
//或者可以这样写
SoftReference<Object> sf1 = new SoftReference<Object>(new Object());

3、弱引用：发现即回收

弱引用也是用来描述那些非必需对象，只被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间使用是否充足，都会回收掉只被弱引用关联的对象。

但是，由于垃圾回收器的线程通常优先级很低，因此，并不一定能很快地发现持有弱引用的对象。在这种情况下，弱引用对象可以存在较长的时间。

弱引用和软引用一样，在构造弱引用时，也可以指定一个引用队列，当弱引用对象被回收时，就会加入指定的引用队列，通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。

弱引用非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这么做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存溢出。而当内存资源充足时，这些缓存数据又可以存在相当长的时间，从而起到加速系统的作用。

在JDK 1.2版本之后提供了java.lang.ref.WeakReference类来实现弱引用

Object obj = new Object(); //声明强引用
WeakReference<Object> wr = new WeakReference<Object>(obj);
obj = null; //销毁强引用
//或者可以这样写
WeakReference<Object> wr1 = new WeakReference<Object>(new Object());

4、虚引用：对象回收跟踪

虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。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。

虚引用必须和引用队列一起使用。虚引用在创建时必须提供一个引用队列作为参数。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，就会在回收对象后，将这个虚引用加入引用队列，以通知应用程序对象的回收情况。

由于虚引用可以跟踪对象的回收时间，因此，也可以将一些资源释放操作放置在虚引用中执行和记录。

在JDK 1.2版之后提供了PhantomReference类来实现虚引用。

object obj = new object();
ReferenceQueue phantomQueue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<object> pf = new PhantomReference<Object>(obj, phantomQueue);
obj = null;

5、终结器引用

  • 它用以实现对象的finalize()方法，也可以称为终结器引用
  • 无需手动编码，其内部配合引用队列使用。
  • 在GC时，终结器引用入队。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。