Java虚拟机：垃圾收集器与内存分配策略

一、对象

  堆中几乎存放着Java世界中所有的对象实例，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有哪些还“存货”着，哪些已经“死去”（即不可能再被任何途径使用的对象）。

1.1 引用计数算法

  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，计数器值就减1；任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。
  客观地说，引用计数算法的实现简单，判断效率很高，在大部分情况下它都是一个不错的算法，但是，Java语言中没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是它很难解决对象之间的相互循环引用的问题。

1.2 根搜索算法

  这个算法的基本思路就是通过一系列的名为“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，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。如图所示，对象object5、object6、object7虽然互相有关联，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会被判定为是可回收的对象。
在java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：
1. 虚拟机栈中的引用对象（栈帧中的本地变量表）。
2. 方法区中的静态属性引用对象。
3. 方法区中常量引用的对象
4. 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）的引用的对象。

二、引用

  在JDK1.2之前，Java中引用的定义很传统：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，就称这块内存代表着一个引用。这种定义太狭隘，只存在被引用和没有被引用两种状态。
  在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种，这四种引用强度一次逐渐减弱。

1. 强引用是指在程序代码中普遍存在的，类似Object obj =new Object()这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收被引用的对象。
2. 软引用用来描述一些还有用，但非必须的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中并进行第二次回收。
3. 被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。
4. 一个对象是否有虚所引用的存在，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。

三、生存还是死亡？

  在根搜索算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，如果对象在进行根搜索后发现没有与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”。
  如果这个对象被判断为有必要执行finalize()方法，此对象将会放到名为F-Queue的队列中，并在稍后由一条由虚拟机自建的、低优先级的Finalizer线程去执行。这里的执行是虚拟机会触发这个方法，但并不会等待它运行结束。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，将可能导致F-Queue队列中的其他对象永久处于等待状态，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，如果要在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（譬如把自己赋值给某个类变量或对象的成员变量），那在第二次标记时将被移除出“即将回收”的集合，如果对象这个时候还没有逃脱，那么它就真的离死不远了。