JVM中垃圾回收机制如何判断是否死亡?详解引用计数法和可达性分析 !

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。

GC root 图解


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。

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