在JVM中 判定哪些对象是垃圾?

目录

垃圾的条件

1、引用计数法

2、可达性分析

3、强引用

4、软引用

5、弱引用

6、虚引用


判断垃圾的条件

在Java虚拟机(JVM)中,垃圾收集器负责管理内存,其中的垃圾收集算法用于确定哪些对象是垃圾,可以被回收以释放内存空间。Java中主要使用的是自动内存管理,垃圾收集器会自动识别和回收不再被程序引用的对象。以下是一些判定对象为垃圾的条件:

1、引用计数法

引用计数法是一种简单而直观的垃圾收集算法,其核心思想是通过在对象头中添加一个引用计数器,记录该对象被引用的次数。每当有一个新的引用指向该对象时,引用计数加一;当引用被删除或者超出作用范围时,引用计数减一。当引用计数为零时,表示该对象不再被引用,即可以被回收。

然而,引用计数法有一个明显的缺陷,即难以处理循环引用的情况。例如,两个对象互相引用,它们的引用计数永远不会变为零,即使它们已经不再被程序所使用。

以下是一个简单的引用计数法的Java代码示例:

class ReferenceCountingObject {private int referenceCount = 0;public ReferenceCountingObject() {// 对象初始化时,引用计数为 0}public void addReference() {referenceCount++;}public void removeReference() {referenceCount--;if (referenceCount == 0) {// 当引用计数为零时,可以进行垃圾回收操作System.out.println("对象被回收");}}
}public class ReferenceCountingExample {public static void main(String[] args) {// 创建两个对象ReferenceCountingObject obj1 = new ReferenceCountingObject();ReferenceCountingObject obj2 = new ReferenceCountingObject();// obj1 引用计数加一obj1.addReference();// obj2 引用计数加一obj2.addReference();// obj1 引用计数减一obj1.removeReference();// obj1 引用计数为零,可以进行垃圾回收// obj2 引用计数仍为一}
}

2、可达性分析

可达性分析是Java虚拟机中垃圾收集的核心算法之一,它主要通过判断对象是否能够从一组称为"GC Roots"的根对象出发,通过引用链追踪,最终判断对象是否可达。以下是关于可达性分析的一些详细细节和Java代码示例:

  1. GC Roots: GC Roots包括虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象以及本地方法栈中JNI(Java Native Interface)引用的对象。这些对象被认为是程序的根对象,是可达性分析的起始点。

  2. 可达性分析过程: 从GC Roots出发,通过对象引用链逐步追踪,判断对象是否能够被程序访问到。如果对象能够通过一系列引用到达GC Roots,则该对象被认为是可达的;反之,如果无法到达,则被认为是不可达的。

  3. 标记-清除算法: 在可达性分析过程中,标记-清除算法是一种常用的垃圾收集算法。通过标记可达的对象,然后清除不可达的对象,最终回收被标记的垃圾。

下面是一个简单的Java代码示例,演示了可达性分析的基本原理:

class MyClass {// 成员变量,作为引用private MyClass reference;public MyClass() {this.reference = null;}public void setReference(MyClass anotherObject) {this.reference = anotherObject;}
}public class ReachabilityAnalysisExample {public static void main(String[] args) {// 创建对象1MyClass obj1 = new MyClass();// 创建对象2MyClass obj2 = new MyClass();// obj1 的 reference 成员变量指向 obj2obj1.setReference(obj2);// obj2 的 reference 成员变量为空,不指向其他对象// 现在,obj1 和 obj2 都是可达的,因为它们可以通过引用链相互访问// 将 obj1 置为 null,切断对 obj1 的引用obj1 = null;// 现在,obj1 不可达,因为没有其他引用指向它,但 obj2 仍然可达// 执行垃圾回收System.gc();// 垃圾回收器可能会回收不可达的对象,释放其占用的内存// 在实际应用中,Java 虚拟机会根据不同的垃圾收集算法和策略执行垃圾回收}
}

 

3、强引用

强引用是最常见的引用类型,只要强引用存在,垃圾收集器就不会回收被引用的对象。当没有任何强引用指向一个对象时,该对象就变得不可达。

  • 特点: 强引用是最常见的引用类型,它会使对象始终保持存活。只要存在强引用指向一个对象,垃圾收集器就不会回收该对象。

  • 使用场景: 大多数对象的引用都是强引用,例如通过 new 操作符创建的对象就是强引用。当程序员希望确保对象不被垃圾收集器回收时,使用强引用是合适的。

Object obj = new Object(); // 强引用

 

4、软引用

软引用用于描述一些还有用但非必需的对象。在系统将要发生内存溢出之前,会尝试回收软引用指向的对象。

  • 特点: 软引用用于描述一些还有用但非必需的对象。当系统内存不足时,垃圾收集器会根据软引用的情况来决定是否回收该对象,以释放内存。

  • 使用场景: 软引用通常用于实现缓存策略,允许在内存不足时回收部分缓存而不会导致程序崩溃。

SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());
Object obj = softRef.get(); // 获取软引用指向的对象

5、弱引用

弱引用也用于描述非必需对象,但它的生命周期比软引用更短。当垃圾收集器运行时,无论内存是否足够,都会回收被弱引用指向的对象。

  • 特点: 弱引用描述的是非必需对象,其生命周期比软引用更短。当垃圾收集器运行时,无论内存是否足够,都会回收被弱引用指向的对象。

  • 使用场景: 弱引用常用于实现对象缓存,但不希望缓存的对象影响垃圾回收。

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
Object obj = weakRef.get(); // 获取弱引用指向的对象

6、虚引用

虚引用是最弱的引用类型,几乎没有保持对象存活的作用。主要用于对象被回收前的一些清理操作。

  • 特点: 虚引用是最弱的引用类型,几乎没有保持对象存活的作用。主要用于对象被回收前的一些清理操作。虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)一起使用。

  • 使用场景: 虚引用主要用于跟踪对象被垃圾收集的状态,执行一些清理操作或者资源释放。

ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), referenceQueue);
// 虚引用不提供 get 方法,因为其并不保持对象的存活,需要通过 ReferenceQueue 来获取通知
Object obj = phantomRef.get(); // 返回始终为 null

 总体而言,这些引用类型在Java中提供了更灵活的内存管理手段,允许开发人员根据不同的场景来控制对象的生命周期。选择合适的引用类型取决于应用程序的需求,以及对内存使用和性能的权衡。

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