【Java】垃圾回收学习笔记（一）：判定对象的存活或死亡？Root Search 根可达算法

文章目录

1. 引用计数法
- - 优点
  - 缺点
2. 可达性分析 Root Search
- 2.1 那些对象是GC Roots
- 2.2 引用的分类
3. 回收方法区
Reference

最近上班地铁上偶尔看看书，周末有空理一下，做个笔记。
下面说说GC过程中如何判断对象是否存活。

1. 引用计数法

用于微软COM（Component Object Model）计数、Python语言等，进行内存管理。原理就是在对象中添加一个引用计数器：

每当有地方引用他时，计数器加一；
引用失效时，计数器减一；
计数器为零时，对象就是不可能再被使用的。

优点

原理简单，判断效率高

缺点

单纯的引用计数很难解决对象间的相互循环引用问题，需要考虑很多额外情况

另外，Java虚拟机并不用引用计数来判断对象是否存活

2. 可达性分析 Root Search

Java、C#等主流商用程序语言凑采用可达性分析（Reachability Analysis）算法判定对象是否存活：

枚举一系列对象作为GC Roots
从GC Roots出发，搜索引用链，某个对象不可达时，则该对象判定为不可能再被使用（死亡）

在这里插入图片描述

2.1 那些对象是GC Roots

Java中，可作为GC Roots的对象包括：

在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，也就各个线程调用的对象；
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，比如字符串常量池中的引用；
本地方法栈（Native方法）引用的对象；
JVM内部的引用，比如
- 基本数据类型（float、double、int、long、byte、char、boolean）对应的Class对象
- 常驻的异常对象（NullPointException、OutOfMemoryError）
- 类加载器（BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader、AppClassLoaderfab）等等；
synchronized关键字持有的锁对象（一般是static对象，或者是当前类的Class对象）；
反应JVM内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等

在分代回收和局部回收过程中，可能会有临时对象加入GC Roots集合，来解决跨代引用等问题。

2.2 引用的分类

JDK1.2之后，Java扩充了引用的定义，不同引用在GC时的行为有所差异：

强引用（Strongly Reference）：在代码中通过Object o = new Object() 形势产生的引用关系。只要强引用存在，GC就不会回收被引用对象（哪怕OOM）。
软引用（Soft Reference）：通过SoftReference 类实现的引用。系统内存发生内存溢出前，会将软引用对象列入回收范围进行回收，如果回收后还没有足够内存，就抛出OOM。
弱引用（Weak Reference）：通过WeakReference 类实现的引用。无论内存是否足够，弱引用对象都会被GC。

虚引用（Phantom Reference）：通过PhantomReference 类实现的引用。虚引用无法对对象实际的生存时间造成影响，也不能通过虚引用来获得对象实例。虚引用的作用就是追踪对象的GC信息，在被回收时加入到关联的引用队列，可以得到一个通知或做些其他事。

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class PhantomReferenceExample {public static void main(String[] args) {Object obj = new Object();ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(obj, queue);// 执行对象的清理操作Thread cleanupThread = new Thread(() -> {try {while (true) {PhantomReference<?> reference = (PhantomReference<?>) queue.remove();// 执行清理操作，比如释放资源System.out.println("Cleanup: " + reference);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});cleanupThread.setDaemon(true);cleanupThread.start();obj = null; // 取消强引用System.gc(); // 手动触发垃圾回收// 在这里可以进行一些其他操作}
}

根可达算法中判定为不可达的对象，可以在finallize()方法中重新增加引用关联来复活（只能复活一次，try…finally也行）

3. 回收方法区

《Java虚拟机规范》：可以不要求虚拟机在方法区中实现垃圾回收（比如JDK11 的ZGC收集器就不支持类卸载）。因为方法区回收的性价比通常较低。

方法区允许（不是必须）回收的对象一般是废弃的常量和不再使用的类：

废弃的常量：类似堆中的对象，即没引用的常量。比如常量池中有个字符串对象，值为“java”，其回收条件为
- 没用其他任何对象引用“java”常量；
- 虚拟机中没有“java”字面量的引用。
不再被使用的类需要同时满足三个条件才会允许（不是必须）被回收（即类卸载）：
- 该类的所有实例都已经被回收（堆中不存在该类及其子类的实例）；
- 加载该类的类加载器已经被回收；
- 该类对应的Class对象也没被引用（即不能通过反射访问该类的method跟filed）。