【Java堆】里面存放着Java世界几乎所有的【对象实例】。
【垃圾收集器】在对堆进行回收前,第一件事就是:确定这些对象之中哪些还“存活”着,哪些"死去"(即不可能再被任何途径使用的对象)。
1. 引用计数算法(Reference Counting)【对象添加引用计数器,引用就+1,引用失效就-1,值为0就是不再被使用对象】
什么是引用计数算法?
①.给对象中添加一个【引用计数器】,每当有一个地方引用它时,计数器的值就加1,当引用失效时,计数器的值就减1,任何时刻计数器值为0的对象就是不能再被使用的。
再谈引用计数算法的缺点?
②.很难解决【对象之间相互循环引用】的问题。
当前主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数算法来管理内存。
2. 可达性分析算法(Reachability Analysis)
什么是可达性分析算法?
通过一系列称为"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】,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连(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。
在Java语言中,可作为GC Roots的对象包括:
1. 虚拟机栈中(局部变量表)所引用的对象
2. 方法区中类静态属性所引用的对象
3. 方法区中常量引用的对象
4. 本地方法栈中JNI(Native方法)所引用的对象
主流的商业程序语言(java、c#)等都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活的。
3. 再谈引用【强strong软soft弱weak虚phantom】
从上面可以看出,无论是通过引用计数算法还是通过可达性分析算法来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。
JDK1.2以前,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。
这种定义很纯粹,但是太过于狭隘,一个对象在这种定义下只有【被引用】或者【没有被引用】两种状态。
我们希望能描述这样一类对象:
1 .当内存空间还足够时,则能保留在内存之中;
2 .当内存空间在进行垃圾收集后还是非常紧张,则可以抛弃这些对象;
很多系统的【缓存】功能都符合这样的应用场景。
JDK1.2之后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为:(强软弱虚),这4种引用【强度】依次逐渐【减弱】。
1. 强引用(Strong Reference)
强引用指:程序代码中普遍存在的,如: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。
2. 软引用(Soft Reference)
软引用指:一些还有用但并非必须的对象
对于软引用关联着的对象:
①.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。
②.如果这次回收还没有足够的内存空间,才会抛出内存溢出异常。
JDK1.2之后,提供了SoftReference来实现软引用。
分析源码的朋友可能会知道在线程中ThreadLocal底层就是使用软引用来实现的。
3. 弱引用(Weak Reference)
弱引用指:有用但非必须对象,但是它的强度比软引用更弱一些。
被弱引用关联着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
在JDK1.2之后,提供了【WeakReference类】来实现【弱引用】
4. 虚引用(Phantom Reference)
虚引用是最弱的一种引用关系
一个对象是否有虚引用存在,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。
为对象设置虚引用关联的唯一目的是:能够在这个对象被收集器回收的时候收到一个【系统通知】。
在JDK1.2之后,提供了PhantomReference类来实现虚引用
通过可达性分析算法标记为不可达的对象也并不是“非死不可”的,这时候处于"缓刑"阶段,真正的宣告一个对象死亡,至少要经历2次标记过程。
1. 第一次标记是什么时候?
当对象在进行可达性分析算法后发现没有与GC Roots相连的引用链,那它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,虚拟机就认为没有必要执行。
当对象被判定为有必要执行finalize()方法,那么这个对象就会被放置在F-Queue队列中,并在稍后由虚拟机自动创建的、低优先级的Finalizer线程去执行。
这里的"执行"是指【虚拟机】会触发这个方法,但并不承若会等待它运行结束
这样做的原因是:
如果一个对象在Finalize()方法中执行缓慢,或者发生死循环,将可能导致F-Queue队列中其他的对象永久处于等待,甚至导致整个内存回收系统崩溃。
2. 第二次标记是什么时候?
finalize()方法是对象逃出死亡的最后一次机会,稍后GC会对F-Queue队列进行第二次小规模的标记。
finalize()的作用:finalize()方法是Object的protected方法,子类可以覆盖该方法以实现【资源清理】工作,GC在回收对象之 前调用该方法。
如果对象要在finalize()方法中成功拯救自己——只需要重新与引用链上的任一对象建立关联即可,那在第二次标记时他会被 移除即将回收集合。
如果对象这个时候还没有逃脱,那基本上它就真的被回收了。
举个例子:
/**
* 一次对象自我拯救的演示
*/
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 method executed!");
FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
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反,但是这次自救去失败了
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 :(");
}
}
}
输出结果:
finalize method executed!
yes,i am still alive:)
no,i am dead :(
从代码的执行的结果看,第一次逃脱成功了,第二次失败了。
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失败了
finalize()方法的运行代价高昂、不确定性大、无法保证各个对象的【调用顺序】
finalize()能做的所有工作,使用【try-finally】或者【其他方式】都可以做的更好、更及时
建议大家完全忘记Java语言有这个方法存在
【方法区(HotSpot虚拟机中的永久代)】的垃圾收集主要回收两部分内容:
①. 废弃常量
回收【废弃常量】与回收Java堆中对象非常类似。
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
判断【常量】是否是【废弃常量】比较简单
②.无用类
判断【类】是否是【无用类】条件比较苛刻,【类】需要【同时满足】3个条件才算是【无用类】
①. 该类所有的【实例】都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类的【任何实例】
②. 加载该类的【ClassLoader】已经被回收
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
【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、-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。