Java内存学习笔记03-判断对象是否存活

Posted 2022-12-07 双木青橙

1.前言

Javam内存运行时区域的各个部分，其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈本个区域随着线程而生，随线程而灭； 栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的（尽管在运行期会由JIT编译期进行一些优化，但在本章基于概念模型的讨论中，大体可以认为是编译期可知的），因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，在这几个区域内不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟着回收了，而Java堆和方法区则不一样，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分的内存分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的就是这部分内存

2.判断对象是否已经存活

2.1 引用计数法

给对象中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，任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。但是其很难解决对象之间的相互循环引用问题

2.2 根搜索算法

在主流的商用程序语言中（Java和C#）都是使用根搜索算法（GC Roots Tracing）判定对象是否存活的，这个算法的基本思路就是通过一系列的名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain）,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相链（用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。
在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括以下几种：

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象
• 方法区中的类静态属性引用的对象
• 方法区中的常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)的引用的对象。

2.3 再谈引用

在JDK1.2之后，Java对于引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）四种，这四种引用强度依次逐渐减弱

• 强引用就是在程序代码之中普遍存在的，类似Object obj = new Object()这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象
• 软引用用来描述一些还有用，但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中并进行第二次回收。如果这次回收还是没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
• 弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只能被弱引用关联的对象。
• 虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例，为对象设置虚引用关联的唯一目的就是希望能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行。
但是在实际开发中 ，不建议使用这种方法拯救对象。它的运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序。

2.4 回收方法区

在方法区进行垃圾收集的“性价比”一般比较低：在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%~95%的空间，而永久代的垃圾收集效率远低于此。
永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。判定一个常量是否是废弃常量的标准是：没有任何地方在引用这个字面量即为废弃常量。
而类需要满足下面3个条件才能算是“无用的类”。

• 该类所有实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例
• 加载该类的ClassLoader已经被回收
• 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
  虚拟可以对满足以上3个条件的无用类进行回收（非立马回收）