深入理解JVM：垃圾收集器与内存分配策略

Posted 2020-09-30 llguanli

堆里面存放着Java世界差点儿全部的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前。第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还存活，哪些已经死去。推断对象的生命周期是否结束有下面几种方法
引用计数法
详细操作是给对象加入一个引用计数器。每当有一个地方引用时。计数器的值就加1,；当引用失效时。计数器就减1。不论什么时刻计数器为0的对象就 是不可能再被使用的。客观的说引用计数器算法实现简单，判定效率也非常高，在大部分情况下他都是一个不错的算法。可是引用计数器有缺陷
举个简单的样例，对象A和对象B都有字段instance，赋值命令objA.instance = objB,objB.instance=objA,除此之外。这两个对象再无不论什么引用，实际上这两个对象已经不可能再被訪问了，可是他们由于互相引用这对方。导致引用数据器不为0，无法通知CG收集器收集他们。

public class ReferenceCountingGC{
    public Object instance = null;
    private static final int _1MB = 1024*1024;
    // 这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便能在GC日志中看清楚是否被回收过
    private byte[] bigSize = new byte[2*_1MB];
    public static void testGC{
        ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
        ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
        objA.instance = objB;
        objB.instance = objA;

        obj.A = null;
        obj.B = null;
    }
}

通过GC日志。虚拟机并没有由于这两个对象互相引用就不回收他们。这从側面说明虚拟机不是通过引用计数器来推断对象是否存活。
可达性分析算法
这个算法的基本思路是通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点開始向下搜索。搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有不论什么引用链相连。则证明此对象是不可用的。
Java语言中。可作为GC Roots的对象包括
1、虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的变量
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
引用分析
假设reference类型的数据中存储的数值代表的是还有一块内存的起始地址，就称为这块内存代表着一个引用。这样的定义太过狭隘，一个对象在这样的定义下仅仅有被引用和没有被引用两种状态。对于怎样描写叙述一些“食之无味。弃之可惜”的对象就显得无能为力。我们希望能描写叙述这样一类对象，当内存空间足够时。则能够保存在内存之中。假设内存空间在进行垃圾回收后还是非常紧张，则能够抛弃这些对象。
在JDK1.2以后，Java对引用进行了扩展。将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种，强度依次递减。
1、强引用：程序中普遍存在。比如Object obj = new Object();仅仅要强引用来，CG永远不会回收
2、软引用：描写叙述一些还实用，可是并不是必要的对象。

对于软引用的对象。在系统将要发生内存溢出之前，会把这些对象列进回收范围之中进行二次回收，假设回收了还没有足够的内存将报出内存溢出，JDK1.2之后提供了SoftReference类来实现软引用。

3、弱引用：也是描写叙述非必须对象，被弱引用的对象仅仅能生存到下一次垃圾收集之前。当垃圾收集器工作时，不管内存是否够用都会被回收，JDK1.2之后提供了WeakReference类来实现弱引用。
4、虚引用：幽灵引用或者幻影引用，最弱。一个对象是否有虚无引用的存在。全然不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚无引用来取得一个对象实例。
生存还是死亡
即使在可达性分析算法中不可达对象，也并不是是“非死不可”的，这时候他们临时出“缓刑”之中，要真正宣告一个对象死亡。至少要经历两次标记过程：假设对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那他会被第一次标记而且进行一次筛查，筛查的条件是此对象是有有必要运行finalize方法。

当对象没有覆盖finalize方法，或者finalize方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况视为没有必要运行。

类的Finalize方法，能够告诉垃圾回收器应该运行的操作，该方法从Object类继承而来。在从堆中永久删除对象之前。垃圾回收器调用该对象的Finalize方法。注意，无法确切地保证垃圾回收器何时调用该方法，也无法保证调用不同对象的方法的顺序。即使一个对象包括还有一个对象的引用。或者在释放一个对象非常久曾经就释放了还有一个对象，也可能会以随意的顺序调用这两个对象的Finalize方法。假设必须保证採用特定的顺序，则必须提供自己的特有清理方法。
回收方法区
方法区即为Hotspot虚拟机中的永久代，永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和没用的类。以常量字符串”abc”为例，已经进入常量池，可是当前系统没有不论什么一个String对象叫做abc，换句话说就是没有不论什么String对象引用常量池中的abc，假设此时发生内存回收，这个abc常量就会被系统清理出常量池。常量池中的其它类、接口、方法、字段的符号引用也与此相似。

判定一个常量是否是废弃常量比較简单，而判定一个类是否是没用的类的条件 要苛刻的多，没用的类要满足下面条件：
1、该类全部的实例都已经被回收，Java堆中不存在该类的不论什么实例。
2、载入该类的ClassLoader已经被回收
3、该类的Java.lang.class对象没有在不论什么地方被引用。无法在不论什么地方通过反射訪问该类。