这节我们主要讲垃圾收集的一些基本概念,先了解垃圾收集是什么、然后触发条件是什么、最后虚拟机如何判断对象是否死亡。
一、前言我们都知道Java和C++有一个非常大的区别就是Java有自动的垃圾回收机制,经过半个多世纪的发展,Java已经进入了“自动化”时代,让使用者只需要注重业务逻辑的开发而不需要担心内存的使用情况。那么我们为什么还要学习Java的垃圾回收机制呢?原因很简单:我们不想止于“增删改查工程师”这样的初级水平,一旦程序发生了内存溢出、内存泄漏等问题时,我们可以用已掌握的知识更好的调节和优化我们的代码。在学这章节之前,默认大家已经了解并掌握了Java内存运行时的五个区域的功能:方法区、Java堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。还没有了解过的朋友请先看这里:JVM中五大内存区域
二、判断对象是否死亡客官们可以先想一下,GC(垃圾回收机制)在清理内存的时候第一件事要做什么?肯定是要先判断内存中的对象是否已经死亡,也就是再也不会被使用了,然后才会去回收这些对象。判断对象是否死亡通常会有两种办法:引用计数法和可达性分析。
2.1 引用计数法使用引用计数法,要先给每一个对象中添加一个计数器,一旦有地方引用了此对象,则该对象的计数器加1,如果引用失效了,则计数器减1。这样当计数器为0时,就代表此对象没有被任何地方引用。这种方法实现简单,判定效率也很高,在大部分情况下都是一个比较不错的方法。但是在Java虚拟机中并没有选用引用计数法来管理内存,其主要原因是它很难解决对象之间相互引用的问题,如果两个对应互相引用,导致他们的引用计数都不为0,最终不能回收他们。我们来举个例子
class Person{ public Person lover = null;//定义一个爱人 private String name = "";//姓名 Person(String name){ this.name = name; } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Person liangshanbo = new Person("梁山伯");//创建一个人物:梁山伯 Person zhuyingtai = new Person("祝英台");//创建一个人物:祝英台 liangshanbo.lover = zhuyingtai;//设置梁山伯的爱人是祝英台 zhuyingtai.lover = liangshanbo;//设置祝英台的爱人是梁山伯 } }其中梁山伯和祝英台两个对象互相引用,因此如果使用引用计数法来判断对象是否死亡的话,垃圾回收机制是不能回收这两个对象的。
2.2 可达性分析算法在大部分主流语言中都是通过此方法来判断对象是否存活的,这个算法的思想是通过一系列被称为“GC root”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,走过的路径叫做引用链。如果一个对象没有通过引用链连接到GC root节点,则证明此对象是不可用的,如下图所示,GC roots 是根节点,凡是能通过引用链连接上GC root 的Object 1,2,3,4都是被使用的对象。但是Object 5,6,7却不能通过任何方式连接上根节点,因此判定Object 5,6,7为可回收的节点。
理解了可达性分析法,你可能又会问了GC root对象是什么?在JAVA语言中,可以作为GC root的对象包括以下几种:
虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象。
方法区中类静态属性引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
本地方法栈中JNI(Java Native Interface)引用的对象。
以上四种不需要死记硬背,由于方法区、虚拟机栈和本地方法栈中保存了类中和方法中定义的变量的引用,既然是自己定义的变量,所以肯定是有用的。
2.4 “引用”是什么我们知道java中将数据类型分为两大类:基本类型和引用类型。java中引用的定义是:如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一个引用。举个例子:
Person p = new Person();上面代码的写法我们经常见到,其中等号后面的 new Person(); 是真正的对象,所有的内容都保存在java堆内存中,而等号前面的 p 只是真实内容的一个代称,保存在虚拟机栈内存中,它存储的只是一个地址,是 new Person(); 在堆内存中的起始位置,因此 p 就是一个引用。
按照这种理解,java的对象只能够分为被引用和没有被引用两种情况。但是在JDK1.2之后,java对引用的概念进行了扩充,分为强、软、弱、虚四种引用,且强度依次逐渐降低。
强引用:即咱们经常看到的引用方式,如在方法中定义:Object obj = new Object();,真正的对象“new Object()”保存在java堆中,其中“obj”代表了一个引用,存放的是java堆中“new Object()”的起始地址。只要引用还在,垃圾收集器就不会回收掉被引用的对象。