【原】JVM真香系列：如何判断对象是否可被回收？

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在JVM中程序寄存器、Java虚拟机栈、本地方法栈，这三个区是随着线程的创建而创建，随着线程结束而销毁。

其实就是这三个的生命周期和线程的生命周期一样。都是每个线程私有的。

每次方法的调用就会向栈里入栈一个栈帧，方法调用结束，跟着就出栈。

对象也是有生命周期的，所以对于不需要的对象要进行必要的清楚，否则久而久之，我们的内存就被一点一点的消耗完。

今天来学习，如何判断对象是否已经可以被回收？以及回收有哪些算法？

如何判断对象已死？

引用计数法

给对象添加一个引用计数器，每当一个地方引用它object时技术加1，引用失去以后就减1，计数为0说明不再引用。

• 优点：实现简单，判定效率高；

• 缺点：无法解决对象相互循环引用的问题，对象A中引用了对象B，对象B中引用对象A。

public class A {
 public B b; 
}
public class B {
 public C c; 
}
public class C {
 public A a; 
}
public class Test{

 private void test(){
  A a = new A();
  B b = new B();
  C c = new C();

  a.b=b;
  b.c=c;
  c.a=a;
 }
}


可达性分析算法

当一个对象到GC Roots没有引用链相连，即就是GC Roots到这个对象不可达时，证明对象不可用。

GC Roots种类:

Java 线程中，当前所有正在被调用的方法的引用类型参数、局部变量、临时值等。也就是与我们栈帧相关的各种引用。
所有当前被加载的 Java 类。
Java 类的引用类型静态变量。
运行时常量池里的引用类型常量（String 或 Class 类型）。
JVM 内部数据结构的一些引用，比如 sun.jvm.hotspot.memory.Universe 类。
用于同步的监控对象，比如调用了对象的 wait() 方法。

public class Test{
 private void test(C c){
  A a = new A();
  B b = new B();
  a.b=b;
  //这里的a/b/c都是GC Root；
 }
}


对象的引用类型

强引用：

User user=new User()；

我们开发中使用最多的对象引用方式。

特点：我们平常典型编码Object obj = new Object()中的obj就是强引用。

通过关键字new创建的对象所关联的引用就是强引用。

当JVM内存空间不足，JVM宁愿抛出OutOfMemoryError运行时错误（OOM），使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的“存活”对象来解决内存不足的问题。

对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为 null，就是可以被垃圾收集的了，具体回收时机还是要看垃圾收集策略。

软引用：

SoftReference object=new SoftReference(new Object());

特点：软引用通过SoftReference类实现。软引用的生命周期比强引用短一些。

只有当 JVM 认为内存不足时，才会去试图回收软引用指向的对象：即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前，清理软引用指向的对象。

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

后续，我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。如果队列为空，将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。

应用场景：软引用通常用来实现内存敏感的缓存。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。

弱引用：

WeakReference object=new WeakReference (new Object();

ThreadLocal中有使用。

弱引用通过WeakReference类实现。弱引用的生命周期比软引用短。

在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快回收弱引用的对象。

弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。应用场景：弱应用同样可用于内存敏感的缓存。

虚引用：

几乎没见过使用， ReferenceQueue 、PhantomReference。

finalize方法

这个方法就有点类似于“某个人被判了死刑，但是不一定会死”的情景。

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非一定是“非死不可”的，这时候他们暂时处于“缓刑”阶段，真正宣告一个对象死亡至少要经历两个阶段：

1、如果对象在可达性分析算法中不可达，那么它会被第一次标记并进行一次刷选，刷选的条件是是否需要执行finalize()方法（当对象没有覆盖finalize()或者finalize()方法已经执行过了（对象的此方法只会执行一次）），虚拟机将这两种情况都会视为没有必要执行）。

2、如果这个对象有必要执行finalize()方法会将其放入F-Queue队列中，稍后GC将对F-Queue队列进行第二次标记，如果在重写finalize()方法中将对象自己赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那么第二次标记时候就会将它移出“即将回收”的集合。

方法区的回收

在堆中，尤其是在新生代中，一次垃圾回收一般可以回收 70% ~ 95% 的空间，而方法区的垃圾收集效率远低于此。

方法区垃圾回收主要两部分内容：废弃的常量和无用的类。

垃圾回收算法

标记-清除

第一步：就是找出活跃的对象。我们反复强调 GC 过程是逆向的， 根据 GC Roots 遍历所有的可达对象，这个过程，就叫作标记。

第二步：除了上面标记出来的对象以外，其余的都清除掉。

• 缺点：标记和清除效率不高，标记和清除之后会产生大量不连续的内存碎片

复制

新生代使用，新生代分中Eden:S0:S1= 8:1:1，其中后面的1:1就是用来复制的。

当其中一块内存使用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后把已经使用过的内存空间一次清除掉。

一般对象分配都是进入新生代的eden区，如果Minor GC还存活则进入S0区，S0和S1不断对象进行复制。对象存活年龄最大默认是15，大对象进来可能因为新生代不存在连续空间，所以会直接接入老年代。任何使用都有新生代的10%是空着的。

• 缺点：对象存活率高时，复制效率会较低，浪费内存。

标记整理

它的主要思路，就是移动所有存活的对象，且按照内存地址顺序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。 但是需要注意，这只是一个理想状态。对象的引用关系一般都是非常复杂的，我们这里不对具体的算法进行描述。我们只需要了解，从效率上来说，一般整理算法是要低于复制算法的。这个算法是规避了内存碎片和内存浪费。

让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

从上面的三个算法来看，其实没有绝对最好的回收算法，只有最适合的算法。

STW

STW=Stop The world，字面翻译过来就是整个世界都停止了。

在JVM中也有这么个说法，就是STW，是指JVM垃圾收集器在收集垃圾对象的时候，其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集器之外），JVM中一种全局暂停现象。

----全局停顿，想想就很可怕，所有的Java代码停止执行，native代码可以执行，但是不能与JVM进行交互，这些基本上都是由于GC引起的。

但是也还有另外的几种场景也可以导致STW：

1.Garbage collection pauses
2.Code deoptimization
3.Flushing code cacheClass redefinition (e.g. hot swap or instrumentation)
4.Biased lock revocation
5.Various debug operation (e.g. deadlock check or stacktrace dump)