垃圾标记阶段: 对象存活判断

• 在堆里存放着几乎所有的Java对象实例,在GC执行垃圾回收之前,首先需要区分出内存中哪些是存活对象,哪些是已经死亡的对象。只有被标记为已经死亡的对象,GC才会在执行垃圾回收时,释放掉其所占用的内存空间,因此这个过程我们可以称为垃圾标记阶段。
• 那么在JVM中究竟是如何标记一个死亡对象呢?简单来说,当一个对象已经不再被任何的存活对象继续引用时,就可以宣判为已经死亡。
• 判断对象存活一般有两种方式: 引用计数算法和可达性分析算法。

引用计数算法

• 引用计数算法(Reference Counting)比较简单,对每个对象保存一个整型的引用计数器属性。用于记录对象被引用的情况。
• 对于一个对象A,只要有任何一个对象引用了A,则A的引用计数器就加1;当引用失效时,引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0,即表示对象A不可能再被使用,可进行回收。
• 优点: 实现简单,垃圾对象便于辨识;判定效率高,回收没有延迟性。
• 缺点:
  • 它需要单独的字段存储计数器,这样的做法增加了存储空间的开销。
  • 每次复制都需要更新计数器,伴随着加法和减法操作,这增加了时间开销。
  • 引用计数器有一个严重的问题,即无法处理循环引用的情况。这是一条致命缺陷,导致在Java的垃圾回收器中没有使用这类算法。

小结

• 引用计数算法,是很多语言的资源回收选择,例如因人工智能而更加火热的Python,它更是同时支持引用计数和垃圾收集机制。
• 具体哪种最优是要看场景的,业界有大规模实践中仅保留引用计数机制,以提高吞吐量的尝试。
• Java并没有选择引用计数器,是因为其存在一个基本的难题,也就是很难处理循环引用关系。
• Python如何解决循环引用?
  • 手动解除: 很好理解,就是在合适的时机,解除引用关系。
  • 使用弱引用weakref,weakref是python提供的标准库,旨在解决循环引用。