GC一探究竟（一）

1. 前言

GC，也即是垃圾收集，对几乎所有的JAVA程序员来说，绝对是不陌生的。Java与C语言不同，Java程序员不需要去管内存的释放，而C语言开发则需要程序员去手动释放内存。而正是因为这种自动化的机制，让程序员无法人为的去控制内存的释放，因此可能会出现各种内存溢出，内存泄漏的问题。而这也正是我们需要去了解Java的内存回收机制的必要原因。

在之前的文章中提到了Java运行时数据区域的划分，对于程序计数器，Java栈，本地方法栈这三个区域属于线程私有区域，随线程而生，随线程而灭。因此GC不会去关注这部分内存。而堆和方法区是属于线程共享的区域，这部分的内存和回收都是动态的，只有在运行期才能确定所需的内存。因此GC回收的内存和后续的“内存“分配指的便是这部分内存。

2. 如何成为该被回收的对象？

前面也提到了，Java堆中的对象的回收，我们Java程序员是无法进行操纵的，而我们需要了解的是那对象是什么时候，什么情况下该被回收了。因此，介绍两种判断对象是否该成为被回收对象的算法，分别是引用计数算法和可达性分析算法。

2.1 引用计数算法

2.1.1 原理

给对象添加一个引用计数器，每当对象增加一个引用的时候，计数器的值+1，一个引用失效，则-1，任何时刻，计数器为0的对象就是不可能会再被使用的了。

2.1.2 优点

引用计数算法的实现简单，而且判定的效率很高，只需要给对象增加一个引用计数器，判断引用计数器的值便能确定对象是否该被回收了

2.1.3 缺点

有利就有弊，引用计数法的简单实现无法解决一个问题，那就是对象之间循环引用的问题。举个栗子：

public class A{
    A a;
    
    public static void main(String [] args){
        A obj1 = new A();
        A obj2 = new B();
        
        obj1.a=obj2;
        obj2,a=obj1;
        
        obj1=null;
        obj2=null;
    }  
}

如上栗子，我们可以知道，对象1和对象2的引用计数器的值最后是为1的，而根据我们以往的想法，obj1和obj2的引用置空之后，他们指向的对象就无法使用，应该被回收了，因此使用引用计数算法是无法满足的，所以Ho0Spot虚拟机使用的不是这种算法，而是接下来讲的。

2.2 可达性分析算法

2.2.1 原理

该算法是以一系列称为“GC Roots“的对象为起点，然后从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链的时候，也就是GC Roots到这个对象是不可达的时候，这个对象便是不可用的了，因此可以作为回收的对象。

2.2.2 GC Roots

在java语言中，可以作为GC Roots的对象有以下几种

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用对象
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JNI（Native方法）引用的对象

2.3 对象由标记到死亡

前面介绍了如何确定一个对象可以被标记为回收对象，那现在介绍下从标记到回收的过程。

要宣告一个对象真正死亡，至少经过两次标记过程，当使用可达性算法分析不可达的对象的时候，对象被第一次标记为不可达对象时候，会进行一次筛选操作，当对象没有覆盖或者调用过一次finalize方法时候，此时定义为对象没必要执行finalize方法。否则会判定为有必要执行finalize方法，而该方法是对象逃离死亡的最后一次机会，只要在该方法中可以使得对象和引用链的任何一个对象关联即可。（如，可将this赋值给某个类变量，或者对象的成员变量）只有这样，在第二次标记的时候才可以被移除“即将被回收的集合” 。否则，第二次标记的时候，基本上没有逃脱的对象真的被回收了。

2.4 方法区的回收

前面讲的GC内容是关于堆中的对象的，而在前言中也提到了，方法区也是GC涉及的一块内存区域。

很多人都认为方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾回收的，但其实还是存在的，只不过在方法区的主要是废弃常量和无用的类。

2.4.1 废弃常量

废弃常量和不可用对象的定义是差不多的，对于方法区的常量，假如外界没有了引用这个常量的引用，那么这个常量便是一个废弃常量，如“字面常量“abc“，假如程序中没有String对象是”abc”，那说明没有任何String对象引用到这个常量，因此这个常量就会被回收。

2.4.1 无用的类

类需要同时满足下面三个条件，才能算是无用的类

该类的所有实例都被回收了，即Java堆中不存在该类的任何实例
加载该类的ClassLoader已经被回收了
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

当满足上述三个条件的类才可以被回收，但是并不是一定会被回收，需要参数进行控制，例如HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制是否回收。

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JVM系列（四）