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JVM垃圾回收-对象已死?

  在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对堆进行回收前,第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还存活着,哪些已经死去(即不能再被任何途径使用的对象)。

引用计数算法

  很多教科书判断对象是否存活的算法是这样的:给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加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。
客观来讲,引用计数法(Reference Counting)的实现简单,判定效率也很高,在大部分情况下它都是一个不错的算法,但是,至少主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数器算法来管理内存,其中主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

可达性分析算法

  在主流的商用程序语言的主流实现中,都是通过可达性分析(Reachability Analysis)来判定对象是否存活的。这个算吗的基本思路就是通过一系列的称为GC Roots的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时(在图论中,就是从GC Roots到这个对象不可达),则证明此对象是不可用的。在Java语言中,可作为GC Roots的对象包括一下几种:

  • 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(一般说的Native方法)引用的对象

生存还是死亡

  即使在可达性分析算法中不可达的对象,也并非是非死不可的,这时候他们暂时处于缓刑阶段,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程:如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那它将会被第一次标记并且进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过,虚拟机将这两种情况都视为”没有必要执行”。
如果这个对象呗判定为有必要执行finalize()方法,那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中,并在稍后由一个虚拟机自动建立的、优先级低的Finalizer线程去执行它。这里所谓的执行是指虚拟机会触发这个方法,但并不承诺会等待它运行结束,这样做的原因是:如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢,或者发生了死循环,将很可能会导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待,甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize()方法是对象 逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记。

回收方法区

  很多人认为方法区是没有垃圾收集的,Java虚拟机规范中确实说过可以不要求虚拟机方法区实现垃圾收集,而且在方法区中进行垃圾收集的性价比一般比较低: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,而永久代的垃圾收集效率远低于此。
永久代的垃圾收集主要回收两部分内容:废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。以常量池中字面量的回收为例:假如一个字符串”ABC”已经进入了常量池中,但是当前系统没有任何一个String对象是叫做”ABC”的,换句话说,就是没有任何String对象引用常量池中的”ABC”常量,也没有其他地方引用了这个字面量,如果这时繁盛内存回收,而且必要的话,这个”ABC”常量就会被系统清理出常量池,常量池中的其他类、方法、字段的符号引用也与此类似。
判定一个常量是否是”废弃常量”比较简单,而要判定一个类是否是”无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面三个调教才能算是”无用的类”:

  • 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。
  • 加载该类的ClassLoader已经被回收。
  • 该类对用的java.lang.Class对象没有在任何对方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
      虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收,这里说的仅仅是“可以”,而并不是和对象一样,不使用了就必然会回收。 是否对类进行回收,HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制,还可以使用-verbose:class以及-XX:+TraceClassLoading、 -XX:+TraceClassUnLoading查看类加载和卸载信息,其中-verbose:class和-XX:+TraceClassLoading可以在Product版的虚拟机中使用,-XX:+TraceClassUnLoading参数需要FastDebug版的虚拟机支持。在大量使用反射、 动态代理、 CGLib等ByteCode框架、 动态生成JSP以及OSGi这类频繁自定义ClassLoader的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能,以保证永久代不会溢出。

以上