深入理解Java虚拟机-判断对象是否存活算法与对象引用

在之前的文章中我们谈到过Java内存区域的概念，我们知道Java中的对象一般存放在堆中，但是总不能让这些对象一直占着内存空间，这些对象最终都会被回收并释放内存，那么我们如何判断对象已经成为垃圾呢？这篇文章会提出两种算法解决这个问题。另外，本文还要谈一谈对象引用相关的知识，这在面试中也是经常被问到的问题。

判断对象是否存活算法

引用计数算法

引用计数算法的原理比较简单，在对象中添加一个引用计数器，当有一个引用指向一个对象时，这个对象的引用计数器会加1，当引用不再指向对象时，引用计数器便减1。当引用计数器的值为0时，说明对象已经成为垃圾。
引用计数算法的优点是算法非常简单，效率也比较高。但是Java并没有使用这种算法管理内存，这是为什么呢？我们先来看看下面这段代码。

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		Obj obj1 = new Obj();
		Obj obj2 = new Obj();
		obj1.instance = obj2;
		obj2.instance = obj1;
		obj1 = null;
		obj2 = null;
	}
}

class Obj {
	public Obj instance;

	public Obj() {
		super();
	}
}

我们看一下上面这段代码，两个对象obj1和obj2的instance分别指向对方，造成了循环引用。即便最后obj1和obj2都置为空，但它们的instance还是指向对方，如果我们使用这种算法，这两个对象势必无法回收，最终造成内存泄漏。因此，Java没有选择使用引用计数算法管理内存。

可达性分析算法（根搜索算法）

主流的商用编程语言（Java、C#以及上古语言Lisp）都是用这种算法进行对象是否存活的判断。

根搜索算法利用GC Roots作为起始节点集，从这些节点开始向下搜索，凡是能够到达的节点都是存活节点，不能到达的节点都不再会被使用，这些节点的对象都可以被回收。
Java技术体系中可以作为GC Roots的对象有以下几种：

• 虚拟机栈（栈帧的本地变量表）中引用的对象

• 方法区中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（及native方法）引用的对象

• 虚拟机内部的引用，比如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（如NullPointerException、OutOfMemoryError）等，还有类加载器。

• 被同步锁（synchronized）持有的对象

• 反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI注册的回调，本地代码缓存等

另外，需要补充的是，即便被可达性分析算法标记为不可达对象，这些对象也未必一定会被回收。事实上，被标记为不可达对象后，这个对象还需要经历第二次标记才可能会被宣布正式死亡。当第一次标记以后，会判断对象有没有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法或已经被虚拟机调用过的话，就被判定没有必要再继续执行了。当有必要执行finalize()方法时，这些对象会被放在名为F-Queue的队列中，随后虚拟机会创建一个线程去执行队列中的对象的finalize()方法。如果这些对象在收集器对F-Queue中对象标记前在finalize()方法中重新与引用链上的对象建立关系，比如将自己赋值给某个类变量就可以移出回收集合，免除被回收的命运。

对象引用

谈到引用，不得不提到前几天的考研复试，我的一位学弟在复试过程中被问到Java中有哪些引用，这几种引用有什么区别。被问到这道题时，他一时语塞，没有回答上来。不过好在没有因为这道题受到影响。今天我们就来谈一谈Java中的四种引用。

• 强引用。强引用是我们平时使用最多的引用方法。Object obj = new Object()这就是一个典型的强引用实例，只要强引用关系还存在，即使系统内存不足，也不会回收这些对象。

• 软引用。软引用用来描述一些还有用，但不是必须的对象，使用SoftReference类来实现软引用。当系统内存不足时，会回收软引用关联的对象。

• 弱引用。弱引用通过WeakReference类来实现，即使内存充足，下一次垃圾收集时，弱引用对象也会被回收。

• 虚引用。虚引用又称“幽灵引用”或“幻影引用”，是最弱的一种对象引用，它使用PhantomReference类来实现。虚引用的作用是在关联的对象被回收时能收到一个系统通知。

参考文献

深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）
学堂在线-JAVA程序设计进阶