JVM学习笔记-对象标记算法

上一篇文章了解的Java引用的四种模式，接下来将为大家讲解对象标记算法。当一个对象不再被引用时，该对象就变得useless了，其实及时它目前没有任何一个reference的target，并且认为它今后也不再会被引用（这是用从逻辑上说，实际上此刻没有被引用的对象，今后也不会被引用了）

1.引用计数法（Reference Counting）

核心思想：很简单，每个对象都有一个引用计数器，当在某处该对象被引用的时候，它的引用计数器就加一，引用失效就减一。引用计数中的值一但变为0，则该对象就成为垃圾了。但目前的JVM没有用这种标记方式。为什么呢？

因为引用计数无法解决循环引用（对象引用关系组成“有向有环图”的情况，涉及一些图论知识，在“根搜索算法”中会解释）的问题。例如下面的例子（该程序为Android测试程序）：

package com.jony.gallery;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;

public class GalleryTestActivity extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
//        _1MB_Data data1 = new _1MB_Data();
//        _1MB_Data data2 = new _1MB_Data();
//        data1.instance = data2;
//        data2.instance = data1;
//        data1 = null;
//        data2 = null;
//        System.gc();
    }
}

class _1MB_Data {
    public Object instance = null;
    private byte[] data = new byte[1024 * 1024*8];
}

当在手机上运行时，可以在DDMS中看到JVM内存的使用情况，具体如图所示：

从图中可以看出堆栈（Heap Size）大小为2.895MB；当取消上面的代码的注释后，再次运行程序，结果如下图所示：

通过以上运行结果可以得出结论：Dalvik虚拟机并没有采用引用计数法，事实上，现在没有什么流行的JVM会采用简陋而且问题多多的引用计数算法来标记。不过要承认，它确实简单而且大多数时候有效。

那么，这些主流的JVM都是使用什么标记算法呢？

2.根搜索算法（Grabage Collection Roots Tracing）

根搜索算法思路很简单（算法领域，除了红黑树、KMP等等比较复杂外，大多数思路都很简单），可以概括为如下几步：

选定一些对象，作为GCRoots，组成基对象集；

有基对象集的对象出发，搜索所有可达的对象；

其余的不可达的对象，就是可以被垃圾回收的对象。

这里的“可达”与“不可达”与图论中的定义一样，所有的对象被看做点，引用被看做有向链接，整个引用关系就是一个有向图，在“引用计数法”中提到的循环引用，其实就是有向图中有环的情况，即构成“有向有环图”。引用计数法不适用于“有向有环图”，而根搜索算法使用于所有“有向图”，包括有环的和无环的。那么是如何解决的呢？

GC Roots

如果你的逻辑思维够清晰，你会说“一定与选取基对象集的方法有关”。是的，没错。选取GC Roots组成的基对象，其实就是选取如下这些对象：

方法区（Method Area，即 Non-Heap）中的类的static成员引用的对象，和final成员引用的对象；

Java方法栈（Java Method Statck）的局部变量表（Local Variable Table）中引用的对象；

本地方法栈（Native Method Stack）中JNI中引用的对象。

由系统类加载器加载的类相应的对象：这些类永远不会被卸载，且这些类创建的对象都是static的。注意用户使用的类加载器加载的类创建的对象，不属于GC Roots，除非是java.lang.Class的相应实例有可能会称为其他类的GC Roots。

正在运行的线程

Java方法栈（Java Method Stack）的局部变量表（Local Variable Table）中引用的对象。

本地方法栈（Native Method Stack）的局部变量表（Local Variable Table）中引用的对象。

JNI中引用的对象。

同步监控器使用的对象。

由JVM的GC控制的对象：这些对象是由于JVM内部的，是实现相关的。一般情况下，可能包括系统类加载器、JVM内部的一些重要的异常类的对象、异常句柄的预分配对象和在类加载过程中自定义的类加载器。不幸的是，JVM并不提供这些对象的任何额外的详细信息。因此这些实现相关的内容，需要依靠分析来判定。

综上所述：这个算法实施起来有两部分，第一部分就是到JVM的几个内存区域中“找对象”，第二部分就是运用图论算法。

（备注：JVM的标记算法并不是JVM垃圾回收策略中最重要的，正真的核心，是回收算法，当然标记算法是基础）

参考资料：

http://www.uml.org.cn/j2ee/201203121.asp