JVM如何判断哪些对象可以被回收

Posted 2023-04-03

jvm要做垃圾回收时，首先要判断一个对象是否还有可能被使用。那么如何判断一个对象是否还有可能被用到？
如果我们的程序无法再引用到该对象，那么这个对象就肯定可以被回收，这个状态称为不可达。当对象不可达，该对象就可以作为回收对象被垃圾回收器回收。
那么这个可达还是不可达如何判断呢？
答案就是GC roots ，也就是根对象，如果从一个对象没有到达根对象的路径，或者说从根对象开始无法引用到该对象，该对象就是不可达的。
以下三类对象在jvm中作为GC roots，来判断一个对象是否可以被回收
(通常来说我们只要知道虚拟机栈和静态引用就够了)
虚拟机栈(JVM stack)中引用的对象(准确的说是虚拟机栈中的栈帧(frames))
我们知道，每个方法执行的时候，jvm都会创建一个相应的栈帧(栈帧中包括操作数栈、局部变量表、运行时常量池的引用)，栈帧中包含这在方法内部使用的所有对象的引用(当然还有其他的基本类型数据)，当方法执行完后，该栈帧会从虚拟机栈中弹出，这样一来，临时创建的对象的引用也就不存在了，或者说没有任何gc roots指向这些临时对象，这些对象在下一次GC时便会被回收掉
方法区中类静态属性引用的对象
静态属性是该类型(class)的属性，不单独属于任何实例，因此该属性自然会作为gc roots。只要这个class存在，该引用指向的对象也会一直存在。class 也是会被回收的，在面后说明
本地方法栈(Native Stack)引用的对象
一个class要被回收准确的说应该是卸载，必须同时满足以下三个条件
堆中不存在该类的任何实例
加载该类的classloader已经被回收
该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，也就是说无法通过反射再带访问该类的信息
这篇内容太少了，在说几句java中的四种引用类型
其实这四类引用的区别就在于GC时是否回收该对象
强引用(Strong) 就是我们平时使用的方式 A a = new A();强引用的对象是不会被回收的
软引用(Soft) 在jvm要内存溢出(OOM)时，会回收软引用的对象，释放更多内存
弱引用(Weak) 在下次GC时，弱引用的对象是一定会被回收的
虚引用(Phantom) 对对象的存在时间没有任何影响，也无法引用对象实力，唯一的作用就是在该对象被回收时收到一个系统通知 参考技术A 比较常被提到的两种垃圾对象判定算法：
1.引用计数（Reference Counting）
概述：给对象添加一个引用计数器，每有一个地方引用这个对象，计数器值加1，每有一个引用失效则减1。
应用实例：Python中使用了这种算法判定死对象。
优点：实现简单、判定效率高
缺点：难以解决对象之间的循环引用问题
2.可达性分析(Reachability Analysis)
概述：从GC Roots（每种具体实现对GC Roots有不同的定义）作为起点，向下搜索它们引用的对象，可以生成一棵引用树，树的节点视为可达对象，反之视为不可达。
应用实例：Java,C#,Lisp都使用这种算法
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JVM使用“可达性分析算法”来判定一个对象是否会可以被回收，有两个细节需要注意：
Java中GC Roots包括以下几种对象：
a.虚拟机栈（帧栈中的本地变量表）中引用的对象
b.方法区中静态属性引用的对象
c.方法区中常量引用的对象
d.本地方法栈中JNI引用的对象
2.不可达对象一定会被回收吗不是。
执行垃圾回收前JVM会执行不可达对象的finalize方法，如果执行完毕之后该对象变为可达，则不会被回收它。
但一个对象的finalize方法只会被执行一次。 参考技术B 1. 引用计数器算法
解释
系统给每个对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用这个对象的时候,计数器就加1,当引用失效的时候,计数器就减1,在任何一个时刻计数器为0的对象就是不可能被使用的对象,因为没有任何地方持有这个引用,这时这个对象就被视为内存垃圾,等待被虚拟机回收
优点
客观的说,引用计数器算法,他的实现很简单,判定的效率很高,在大部分情况下这都是相当不错的算法
其实,很多案例中都使用了这种算法,比如 ios 的Object-C , 微软的COM技术(用于给window开发驱动,.net里面的技术几乎都是建立在COM上的),Python语言等.
缺陷
无法解决循环引用的问题.
这就好像是悬崖边的人采集草药的人, 想要活下去就必须要有一根绳子绑在悬崖上. 如果有两个人, 甲的手拉着悬崖, 乙的手拉着甲, 那么这两个人都能活, 但是, 如果甲的手拉着乙, 乙的手也拉着甲, 虽然这两个人都认为自己被别人拉着, 但是一样会掉下悬崖.
比如说 A对象的一个属性引用B,B对象的一个属性同时引用A A.b = B() B.a = A(); 这个A,B对象的计数器都是1,可是,如果没有其他任何地方引用A,B对象的时候,A,B对象其实在系统中是无法发挥任何作用的,既然无法发挥作用,那就应该被视作内存垃圾予以清理掉,可是因为此时A,B的计数器的值都是1,虚拟机就无法回收A,B对象,这样就会造成内存浪费,这在计算机系统中是不可容忍的.
解决办法
在语言层面处理, 例如Object-C 就使用强弱引用类型来解决问题.强引用计数器加1 ,弱引用不增加
Java中也有强弱引用
2. 可达性分析算法
解释
这种算法通过一系列成为 "GC Roots " 的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索所有走过的路径成为引用链(Reference Chain) , 当一个对象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),则证明此对象是不可用的
优点
这个算法可以轻松的解决循环引用的问题
大部分的主流java虚拟机使用的都是这种算法
3. Java语言中的GC Roots
在虚拟机栈(其实是栈帧中的本地变量表)中引用的对象
在方法区中的类静态属性引用对象
在方法区中的常量引用的对象
在本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)的引用对象

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