JVM对垃圾收集对象的判定

一. JVM运行时数据区分析中介绍了java内存运行时区域的各个部分

1. 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域的生命周期与线程一样
  • 栈中的栈帧随着方法的进入和退出而执行出栈和入栈的操作
  • 每个栈帧中分配的内存基本上都是在类结构确定下来的时候确定
  • 当方法结束或者线程结束时,内存随之回收
  • 所以这几个区域不需要考虑太多的垃圾回收问题
2. java堆和方法区的生命周期与上面完全不同
  • 一个接口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
  • 对象只有在程序运行期间才会被创建
  • 这部分的内存分配和回收都是动态的
  • 所以这两个区域是垃圾回收的中点区域
二. 判断对象是否存活的算法分析

1.怎么认定一个对象已经死去
java堆中存放了几乎所有的Java 对象,垃圾收集器在对堆进行回收之前,第一件事情就是判断这些对象否“死去”,而对象“死去”的判断就是保证该对象不能在被任何途径使用。

2.判断对象存活的算法

  • A. 引用计数算法: 给对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器就加1,当引用失效时,计数器就减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。但是在主流的java虚拟机中并没有选用引用计数器来管理内存,其中最主要的原因是他很难解决对象之间相互循环引用的问题。

  • B.可达性分析算法 :这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“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,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时,则证明此对象是不可用的。


    可达性分析算法判定对象是否可回收

分析:如上图中object 5和object 6、object 7虽然有关联,但是他们到GC Roots是不可达的,所以她们将会被判定为是可回收的对象。

  • 在java中作为GC Roots的对象包括下面几中:
    [1] 虚拟机栈(栈中的本地变量表)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] 本地方法栈中引用的对象
  1. 关于引用

判断对象的存活都与“引用”有关, java传统的引用定义是:如果reference类型的数据中存储的树枝代表的另外一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一个引用。在这个定义下,对象只有被引用和未被引用这两种状态,但是当我们需要描述一些鸡肋似的对象时就无能为力了。比如存在这一类对象:当内存还足够的时候,则保留在内存之中;如果内存空间在进行垃圾收集之后还是非常紧张,则可以坡起这些对象。很多系统的缓存功能都符合这样的应用场景。

在JDK1.2之后,java对引用的概念进行了扩充,将引用分为以下4种:

  • A. 强引用: 是指在程序代码之间普遍存在的,类似与“Object obj = new Object()”这类的引用,只要强引用还在,垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。
  • B. 软引用:来描述一些还有用但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象,在系统将要发生内存溢出的异常之间,将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收,如果这次回收之后还是没有足够的内存,才会跑出内存溢出异常。
  • C. 若引用:也是用来描述非必需对象的,但是它的强度比软引用更弱一些,被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾回收发生之前。当垃圾收集器工作时,无论当前内存是否足够,都会回收掉只被若引用关联的对象。
  • D. 虚引用:也称为幽灵引用或者幻影引用,它是最弱的一种引用关系。一个对象时候有虚引用的存在,完全不会对其生存时间构成影响,也无法通过虚引用来取得一个对象实例。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。
  1. 对象被标记为死亡的过程

一个对象在确定被回收之前至少会经历两次标记过程:

  • 第一次是对象在进行可达性分析之后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那么该对象就会被第一次标记并且进行一次筛选。筛选的条件就是该对象是否有必要执行finalize()方法,当该对象没有重载finalize()方法,或者是该方法已经被虚拟机调用过了,虚拟机将认定为finalize()方法没有必要在执行了。
  • 第二次标记是该对象被判定为有必要执行finalize()方法,那么该对象会被放入一个叫F-Queue的队列中,并且在稍后由一个由虚拟机自动闯将的、低优先级的Finalizer线程去执行它。finalize()方法是对象进行自我拯救的最后一次机会,稍后GC将对F-Queue队列中的对象进行小规模的标记。如果该对象在执行finalize()的中,重新与其他任意一个存活的对象关联上,那么在第二次标记的时候它就会被移除出“即将回收”集合。否则,该对象就会被回收。
  1. 回收方法区
    在堆中,尤其是在新生代中,常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%~95%的空间,而在永久代中的垃圾收集效率远低于此。
    在持久代中的垃圾收集主要分为两部分内容:废弃常量和无用类。

A. 判断一个常量是否是“废弃常量”
只需要判断该常量在任何一个地方都没有被引用,如果在这时发生垃圾回收,而且有必要的话,该常量将会被从常量池中移除。
B. 判断一个类是否是“无用的类”(条件比较苛刻)
[1] 该类所有的实例都已经被回收,也就是java堆中不存在该类的任何实例
[2] 加载该类的ClassLoder已经被回收
[3] 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被调用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

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