GC时如何处理对象引用

Posted 2020-11-25 demojie

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了GC时如何处理对象引用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

疑问：

在学习GC的时候发现，无论是 Mark and Copy，还是 Mark-Sweep-Compact 算法，都要移动对象，这必然会导致对象的内存地址发生变动，那么移动后，对象是怎么找到在堆中对象的新内存地址的？

难道每移动一个对象，就会找到并更新所有引用这个对象的 reference？

垃圾收集算法：https://plumbr.io/handbook/garbage-collection-algorithms

Sun HotSpot 对象的访问方式：

《深入理解Java虚拟机》第2版中，第2章的2.3.3 对象的访问定位中提到，对象访问方式目前主流有两种：

句柄
直接指针*

HotSpot 中是使用直接指针来定位对象的。

句柄：

如果使用句柄访问的话，那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体信息。

使用句柄来访问的最大好处就是 reference 中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而 reference 本身不需要修改。

技术图片

直接指针：

如果使用直接指针访问，那么 Java 对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而 reference 中存储的直接就是对象地址。

使用直接指针访问方式的最大好处就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java中非常频繁，因此之类开销积少成多后也是一项非常可观的指向成本。

就本书讨论的主要虚拟机 Sun HotSpot 而言，它就是使用第二种方式进行对象访问的，但从整个软件开发的范围来看，各种语言和框架使用句柄访问的情况也十分常见。

技术图片

GC 时如何处理对象引用：

在 HotSpot 里 Java 对象的对象头存在两个字段（大小为2 word）：

_mark  // mark word
_klass // klass pointer

mark word 用于存储多种信息，例如对象的 identity hash code、锁状态、full gc 时 mark 状态等等。

在 GC 时，如果一个对象被拷贝了，那么该对象头中 mark word 的 forwarding pointer 就会指向拷贝后的对象的地址。

Yong GC 类算法流程：

首先从 GC Roots 和 Old -> Young 的 Card Table（即存储了老年代对象与新生代对象之间的引用关系）出发，扫描追踪整个新生代的对象关系图。注意，在扫描过程中如果碰到指向老年代对象的引用，则停止这一路径的扫描。同时每扫描到一个对象，如果它是第一次被标记的话，我们就会将其拷贝到 survivor 区，或者晋升到老年代，并且在原对象位置的 mark word 域填上它的新地址 forwarding pointer。这样，如果原对象同时被两个以上的 reference 指向，那么在追踪过程中，别的 reference 还是有机会碰到此对象的原位置，然后发现它已经被标记过了，所以只需要通过 mark word 域的 forwarding pointer 更新 reference 值即可。

使用这类算法的有 Serial Young GC（即DefNew）、Parallel Young GC、ParNew，以及 G1 GC 的 Young GC & Mixed GC。

只需要一次遍历就可以完成对对象的拷贝和 reference 的更新。