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JVM的垃圾收集判定

JVM的垃圾收集判定

作者: 代码的搬运工 | 来源:发表于2022-03-08 17:19 被阅读0次

1、引用计数算法

在对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加一;当引用失效时,计数器值就减一;任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。

优点是原理简单,判定效率高。缺点是必须要配合大量额外处理才能保证正确地工作,譬如单纯地引用计数器就很难解决对象之间相互循环引用地问题。

主流地Java虚拟机里面都没有选用引用计数算法来管理内存。

2、可达性分析算法

当前主流地商用程序语言的内存管理子系统,都是通过可达性分析(Reachability Analysis)算法来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集,从这些节点开始,根据引用关系向下搜索,搜索过程所走过的路径称为“引用链(Reference Chain)”,如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连,则证明此对象是不可能再被使用的。

在Java技术体系里面,固定可作为GC Roots的对象包括以下几种:

1)在虚拟机栈(栈帧中的局部变量表)中引用的对象。

2)在方法区中类静态属性引用的对象。

3)在方法区中常量引用的对象。

4)在本地方法栈中JNI(即通常所说的Native方法)引用的对象。

5)Java虚拟机内部的引用,如基本数据类型对应的Class对象,一些常驻的异常对象(比如NullPointException、OutOfMemoryError等),还有系统类加载器。

6)所有被同步锁(synchronized关键字)持有的对象。

7)反应Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI注册的回调、本地代码缓存等。

3、再谈引用

无论是通过引用计数算法判定对象的引用数量,还是通过可达性分析算法判断对象是否引用链可达,判定对象是否存活都和“引用”离不开关系。在JDK1.2版之前:Java里面的引用是很传统的定义:如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址,就称该reference数据是代表某块内存、某个对象的引用。一个对象在这种定义下只有“被引用”或者“未被引用”两种状态,太过狭隘了。

在JDK1.2版本之后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为强引用(Strongly Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)和虚引用(Phantom Reference)4种,这4种引用强度依次逐渐减弱。

1)强引用是最传统的“引用”的定义,是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值,即类似“Object obj = new Object()”这种引用关系。无论任何情况下,只要强引用关系还存在,垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。

2)软引用是用来描述一些还有用,但非必须的对象。只被软引用关联着的对象,在系统将要发生内存溢出异常前,会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收,如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常。

3)弱引用也是用来描述那些非必须对象,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收集发生为止。当垃圾收集器开始工作,无论当前内存是否足够,都会回收掉只被弱引用关联的对象。

4)虚引用也被称为“幽灵引用”或者“幻影引用”,它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在,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只是为了能在这个对象被收集器回收时受到一个系统通知。

4、生存还是死亡?

即使在可达性分析算法中判定为不可达的对象,也不是“非死不可”的,这时候它们暂时还处于“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,随后进行一次筛选,筛选的条件是此对象是 否有必要执行finalize()方法。假如对象没有覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用 过,那么虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

如果这个对象被判定为确有必要执行finalize()方法,那么该对象将会被放置在一个名为F-Queue的 队列之中,并在稍后由一条由虚拟机自动建立的、低调度优先级的Finalizer线程去执行它们的finalize() 方法。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后收集器将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,譬如把自己(this关键字)赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那在第二次标记时它将被移出“即将回收”的集合;如果对象这时候还没有逃脱,那基本上它就真的要被回收了。

5、回收方法区

方法区的垃圾收集主要回收两部分内容:废弃的常量和不再使用的类型。回收废弃常量与回 Java堆中的对象非常类似。举个常量池中字面量回收的例子,假如一个字符串“java”曾经进入常量池中,但是当前系统又没有任何一个字符串对象的值是“java”,如果在这时发生内存回收,而且垃圾收集器判断确有必要的话,这个“java”常量就将会被系统清理出常量池。常量池中其他类(接 口)、方法、字段的符号引用也与此类似。

判定一个常量是否“废弃”还是相对简单,而要判定一个类型是否属于“不再被使用的类”的条件就比较苛刻了。需要同时满足下面三个条件:

1)该类所有的实例都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。

2)加载该类的类加载器已经被回收,这个条件除非是经过精心设计的可替换类加载器的场景,如OSGi、JSP的重加载等,否则通常是很难达成的。

3)该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

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