Java虚拟机：如何判定哪些对象可回收？

Posted 2020-09-28 风中程序猿

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       在堆内存中存放着Java程序中几乎所有的对象实例，堆内存的容量是有限的，Java虚拟机会对堆内存进行管理，回收已经“死去”的对象（即不可能再被任何途径使用的对象），释放内存。垃圾收集器在对堆内存进行回收前，首先要做的第一件事就是确定这些对象中哪些还存活着，哪些已经死去。Java虚拟机是如何判断对象是否可以被回收的呢？

       引用计数算法

       引用计数算法的原理是这样的：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；在任何时刻计数器的值为0的对象就是不可能再被使用的，也就是可被回收的对象。

       引用计数算法的效率很高，但是主流的JVM并没有选用这种算法来判定可回收对象，因为它有一个致命的缺陷，那就是它无法解决对象之间相互循环引用的的问题，对于循环引用的对象它无法进行回收。

       假设有这样一段代码：

       

public class Object {
    
    public Object instance;
    
    public static void main(String[] args) {
        
        // 1
        Object objectA = new Object();
        Object objectB = new Object();
        
        // 2
        objectA.instance = objectB;
        objectB.instance = objectA;
        
        // 3
        objectA = null;
        objectB = null;
        
    }

       程序启动后，objectA和objectB两个对象被创建并在堆中分配内存，这两个对象都相互持有对方的引用，除此之外，这两个对象再无任何其他引用，实际上这两个对象已经不可能再被访问（引用被置空，无法访问），但是它们因为相互引用着对方，导致它们的引用计数器都不为0，于是引用计数算法无法通知GC收集器回收它们。

       实际上，当第1步执行时，两个对象的引用计数器值都为1；当第2步执行时，两个对象的引用计数器都为2；当第3步执行时，二者都清为空值，引用计数器值都变为1。根据引用计数算法的思想，值不为0的对象被认为是存活的，不会被回收；而事实上这两个对象已经不可能再被访问了，应该被回收。

       可达性分析算法

       在主流的JVM实现中，都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活的。可达性分析算法的基本思想是：通过一系列被称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots对象没有任何引用链相连，就认为GC Roots到这个对象是不可达的，判定此对象为不可用对象，可以被回收。

       

       在上图中，objectA、objectB、objectC是可达的，不会被回收；objectD、objectE虽然有关联，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会被判定为是可回收的对象。

       在Java中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

       1、虚拟机栈中引用的对象；

       2、方法区中类静态属性引用的对象；

       3、方法区中常量引用的对象；

       4、本地方法栈中Native方法引用的对象。

       以上探讨了判定对象是否可回收的两种算法，判定对象是否可回收只是垃圾回收的第一步，接下来还要解决何时回收以及如何回收的问题，在后面的文章中我们来探讨这些问题。