Java核心基础之方法引用

近期在研究SpringMVC和MybatisPlus组合项目，对于国内java架构常用所有表添加统一字段的统一处理场景，采用AOP拦截器如何在无Request对象时获得session数据中，采用ThreadLocal内存本地对象解决方案，忽然意识到高并发场景极有可能发生内存泄漏，因此有了本篇文章。

说到内存泄漏，这里不得不提Java的内存回收，GC算法。

关于GC

GC也就是JVM Garbage Collectors的缩写，做过c/cpp的小伙伴都知道内存管理是很麻烦的，所以本章我们将简单介绍下jvm的内存结构，GC的原理和算法！这里参考资料来源：一文看懂JVM内存布局及GC原理_技术管理_杨俊明_InfoQ精选文章

JVM运行时内存布局

来自Java8的[虚拟机规范](Chapter 2. The Structure of the Java Virtual Machine (oracle.com))用语Run-Time Data Areas

GC内存回收主要战场，集中在上图三个区域

Heap：GC 垃圾回收的主站场，存放类的实例对象及 Arrays 实例等
Method Area：方法区，存放类结构、类成员定义，static 静态成员等。
Runtime Constant Pool：运行时常量池，比如：字符串，int -128~127 范围的值等

Heap、Method Area 都是在虚拟机启动时创建，虚拟机退出时释放。

GC垃圾回收原理

垃圾判断算法主要有引用计数和可达性分析两种，引用计数法虽然简单易用，但是碰到交叉引用就不灵了，目前主流JVM都采用可达性分析为主！

那么问题来了，那些内存需要回收？

垃圾回收算法

常见四种算法，都不完美，最后一种复杂但使用，类似磁盘碎片整理，详细来看看

1）、mark-sweep 标记清除法

从图上可知，对于垃圾内存进行了标记删除，产生了很多碎片！

2）、mark-copy 标记复制法

简单粗暴的55分法，对于内存充裕，标记完快速搬迁，效果很明显，缺点也同样明显，那就是内存要充裕，但现实往往是内存最紧张的时候来进行GC啊。

3）、mark-compact 标记-整理（也称标记-压缩）法

标记整理综合上面两种算法的优缺点，唯一不足的是效率不高

4）、generation-collect 分代收集算法

上述三种算法，每种都有各自的优缺点，都不完美。现代 JVM 中，往往是综合使用的，经过大量实际分析发现大部分对象其实相当短命，很少有对象能在 GC 后活下来。因此诞生了分代的思想，以 Hotspot 为例（JDK 7）：

内存分成了三大块：年青代（Young Genaration），老年代（Old Generation）,永久代（Permanent Generation），其中 Young Genaration 更是又细为分 eden，S0，S1 三个区。

结合我们经常使用的一些 jvm 调优参数后，一些参数能影响的各区域内存大小值，具体暂时不展开，下面我们来深究下垃圾判断算法的四种引用类型。

Java四大引用类型

java的内存分配和回收都交给JVM统一处理啦，回收的基础是提前做了引用区分，给可达性分析提供了基础！

根据优先级高低分别为：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

强引用

强引用是非常普遍的引用类型，我们常见、常写的代码几乎都是，如下：

Object o = new Object;

强引用分配出去的内存，哪怕是栈溢出、堆溢出都不会被GC进程回收，除非做了这个操作 o = null;

这里我们做个实验

public class Student {
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("Student 被回收了");
    }
}

public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student = null;
        System.gc();
}

重写finalize方法仅用于实验，实际场景不适合。

强引用特点：jvm宁可内存溢出也不回收，除非显式置为NULL！

软引用

软引用特点：GC后也不强制回收，除非内存真不足。

实验：

SoftReference<byte[]> softReference = new SoftReference<byte[]>(new byte[1024*1024*10]);
System.out.println(softReference.get());
System.gc();
System.out.println(softReference.get());

byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 5];
System.out.println(softReference.get());

执行结果：

E:\Java\jdk1.8.0_121\bin\java.exe -Xmx20M -javaagent:C:\java\IntelliJIDEA2022.1.3\lib\idea_rt.jar=4771:C:\Java\IntelliJIDEA2022.1.3\bin -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath 

[B@4783da3f
[B@4783da3f
null

这里可以提前在idea的运行配置设定内存为20M，当内存使用超过75%时即可触发！

弱引用

弱引用特点：GC后立刻回收

实验：

WeakReference<byte[]> weakReference = new WeakReference<byte[]>(new byte[1]);
System.out.println(weakReference.get());
System.gc();
System.out.println(weakReference.get());

执行结果：

[B@4783da3f
null

虚引用

虚引用特点：强制标记回收

实验：

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference<byte[]> reference = new PhantomReference<byte[]>(new byte[1], queue);
System.out.println(reference.get());

执行结果：

null

分析：

get方法直接返回null，且虚引用必须与ReferenceQueue一起使用，当GC准备回收一个对象，如果发现它还有虚引用，就会在回收之前，把这个虚引用加入到与之关联的ReferenceQueue中。应用queue提交回收通知，应用场景比较特殊，主要用于NIO时堆外内存的管理！

絮叨

JVM的内存管理技术让很大程度上让java的发展远远超过c/CPP，了解jvm内存结构、gc算法、四大引用类型绝对能让编程事业锦上添花！