垃圾收集器如何判定对象可被回收

概述

我们一直讲Java的垃圾回收算法，有标记-清除、复制算法、标记-整理、分代收集算法，但是怎么判断一个对象是否应该被回收呢？通过什么去判定？标记是要标记哪些？接下来我们一起来分析。

对象死了吗

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活着，哪些已经死了(不再被任何途径使用的对象)。

引用计数算法

书面解释：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用他时，计数器值加1，当引用失效时，计数器值就减1，任何时候计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
但是虚拟机并不是通过引用计数器算法来判定对象是否存活的。

可达性分析算法

在主流的程序语言的主流实现中，都是通过可达性分析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的称为“GC Roots”的对象为起始点，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相连时(就是从GC Root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的科大对象包括下面几种：

• 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象。
• 方法区中的类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(即一般说的Native方法)引用的对象。

再谈引用

无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与引用有关。
引用的定义：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，就称这块内存代表着一个引用。这种定义很纯粹，只有是与否。
在java1.2之后，Java对引用的概念做了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。

• 强引用就是指在程序代码志宏普遍存在的。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掉被引用的对象。
• 软引用是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异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还是没有足够的内存，词啊会抛出内存溢出异常。SoftReference来实现软引用。
• 弱引用也是用来描述非必需对象的，但是他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，都会回收掉被弱引用关联的对象。WeakReference来实现弱引用。
• 虚引用也称幽灵引用或者幻影引用，他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就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。PhantomReference来实现虚引用。

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，那他江北第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件时此对象是否有必要执行finalize方法。当对象没有覆盖finalize方法，或者该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。
如果这个对象被判定为有必要执行finalize方法，那么这个对选哪个将会放置在一个叫做F-Queue的队列中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所说的执行，只是会触发这个方法，并不保证执行完，因为如果一个对象的finalize方法中执行很慢，或者发生了死循环，加你个很可能会导致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奔溃。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标记，如果对象要在finalize中拯救自己，只要重新与引用连上的任何一个对象建立关联即可，譬如把自己(this)赋值给某个类的变量或者对象的成员变量，那在第二次标记时就会把它移除“即将回收”集合，如果对象这时还没有逃脱，那基本上他就真的被回收了。
下面是一次对象的自我拯救的演示

/**
*此代码演示了两点:
*1.对象可以在被GC时自我拯救。 *2.这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次 *@author zzm
*/
public class FinalizeEscapeGC{
	public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
	public void isAlive() {
		System.out.println("yes,i am still alive:)");
	}
	@Override
	protected void finalize() throws Throwable{
		super.finalize();
		System.out.println("finalize mehtod executed!"); 	
		FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
	}
	public static void main(String[]args) throws Throwable { 
		SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
		//对象第一次成功拯救自己
		SAVE_HOOK = null;
		System.gc();
		//因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它
		Thread.sleep(500);
		if(SAVE_HOOK != null) {
			SAVE_HOOK.isAlive();
		} else {
			System.out.println("no,i am dead:(");
		}
		//下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了
		SAVE_HOOK = null;
		System.gc();
		//因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它
		Thread.sleep(500);
		if(SAVE_HOOK != null) {
			SAVE_HOOK.isAlive();
		} else {
			System.out.println("no,i am dead:(");
		}
	}
}

值得注意的地方是，代码中有两段完全一样的代码片段，执行结果却是一次逃 脱成功，一次失败，这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次， 如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行 动失败了。

回收方法区

很多人认为方法区是没有垃圾收集器的，Java虚拟机规范中确实说过可以不要子啊方法区实现垃圾手机，而且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手机一般可以回收75%~95%的空间，而永久代的来及手机效率远低于此。
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，例如一个字符串“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，如果这是发生内存回收，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(接口)、方法、字段的符号引用也与此类似。
pending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3个条件才算是无用的类：

• 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。
• 架子啊该类的ClassLoader已经被回收。
• 该类对应的java.lang.Class对象没有再任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
  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，而不是和对象一样，不用了就必然会回收。是否对类进行回收，需要虚拟机支持。