1-对象死亡判定算法

Posted 2022-03-12 wuqinglong

概述

垃圾收集（Garbage Collection，GC），它不是Java语言的伴生产物，它的历史比Java还要久远。

人们主要思考GC需要完成的3件事情：

1. 哪些内存需要回收？
2. 什么时候回收？
3. 如何回收？

发展到现在，内存的动态分配与内存回收技术已经相当成熟。那么我们为什么还要去了解GC和内存分配呢？答案很简单：当需要排查各种内存溢出、内存泄漏问题时，当垃圾收集成为系统达到更高并发量的瓶颈时，我们就需要介入GC的运作过程了。

Java的内存回收主要关注堆和方法区。程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，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站和入栈操作。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，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。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，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的是这部分内存。

对象死亡判断算法

引用计数算法

思路：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；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

优点：实现简单，效率高。

缺点：无法解决对象之间互相循环引用的问题。

案例：微软的 COM 技术、使用 ActionScript 3 的 FlashPlayer、Python 语言。

可达性分析算法

思路：通过一系列的 “GC Roots” 的对象作为起点，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 没有任何引用链相连时，则证明对此对象是不可用的。此算法可以解决对象之间相互引用的问题。

在Java语言中，可作为 GC Roots 的对象包括下面几种：

1. 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）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 JNI（Native 方法）引用的对象。

Java中的引用类别

为了描述一些“食之无味，弃之可惜”的对象，我们希望在内存空间足够时，保留在内存中，如果内存空间在垃圾收集后还是比较紧张，则抛弃这些对象。所以 Java 对引用的概念进行了扩充，将引用分为如下几种（引用强度依次减弱）：

• 强引用（Strong Reference）：类似于 “Object obj = new Object()” 这类的引用，只要强引用还存在，GC 就永远不会回收掉被引用的对象。
• 软引用（Soft Reference）：对于这类对象，在系统将要发生 OOM 时，将会把这些对象列入回收范围之中进行第二次回收。如果第二次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在 Java 中提供了SoftReference来实现软引用。
• 弱引用（Weak Reference）：对于这类对象，只能活到下次 GC 发生之前，在发生 GC 时无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在 Java 中提供了WeakReference类来实现弱引用。
• 虚引用（Phantom Reference）：也成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获得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在 Java 中提供了PhantrmReference来实现虚引用。

回收方法区

Java虚拟机规范中没有要求虚拟机在方法区中实现垃圾收集，而且方法区中进行一次垃圾收集后几乎没有对象会被回收。

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”比较简单，而判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”。

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是在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。

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用的类进行回收，这里说的仅仅是 “可以”，而并不是和对象一样，不用了就必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot 虚拟机还提供了-Xnoclassgc参数进行控制，还可以使用-verbose:class以及-XX:+TraceClassLoading，-XX:+TraceClassUnLoading查看类加载和卸载信息，其中-verbose:class和-XX:+TraceClassLoading可以在 Product 版的虚拟机中使用，-XX:+TraceClassUnLoading参数需要 FastDebug 版的虚拟机支持。

在大量使用反射、动态代理、CGLib 等 ByteCode 框架、动态生成 JSP 以及 OSGI 这类频繁定义 ClassLoader 的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能，以保证方法区不会溢出。

摘自: 周志明的《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》第二版