《JVM学习系列》三.HotSpot虚拟机对对象的回收

#0. GC要完成3件事:

1.   哪些内存需要回收?2.   什么时候回收?3.   如何回收?

Java内存的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生,随线程而灭;栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着入栈和出栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的,因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性,在这几个区域内就不需要过多考虑回收的问题,因为方法结束或者线程结束,内存自然就跟随着回收了。

而Java堆和方法区则不一样,一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样,一个方法中的多个实现类需要的内存可能不一样,一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样,只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象,这部分内存的分配和回收是动态的,垃圾收集器所关注的是这部分的内存。

1.判断对象已死的方法：

1.1 引用计数算法

至少主流的Java虚拟机里面没有选用计数算法来管理内存,其中主要原因是它很难解决对象

之间互相循环引用的问题。

1.2可达性分析算法

Java中使用可达性分析(Reachability Analysis)来判定对象是否存活的。

通过一系列的称为“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(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时,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。

2.Java中的引用

Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为强引用(Strong Reference)、软引用(SoftReference)、弱引用(Weak Reference)、虚引用(Phantom Reference)4种,这4种引用强度依次逐渐减弱。

2.1 强引用

强引用就是指在程序代码之中普遍存在的,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。

2.2 软引用

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。如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常。在JDK 1.2之后,提供了SoftReference类来实现软引用。

2.3弱引用

弱引用也是用来描述非必需对象的,但是它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,都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK 1.2之后,提供了WeakReference类来实

现弱引用。

2.4 虚引用

虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用,它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。在JDK 1.2之后,提供了hantomReference类来实现虚引用。

3.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,这时候它们暂时处于“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,那么它将会被第一次标记且进行一次刷选,刷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,虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。被判定有必要执行finalize方法的对象将被放置与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Finalize线程去执行它。这个执行并不会等待其运行结束,防止阻塞和崩溃。finalize方法是对象逃过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小规模的标记,如果对象要在finalize方法中拯救自己—只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可。但是一个对象的finalize方法只能被执行一次。

4.回收方法区

方法区一般可以不回收,回收效率很低。在堆中,新生代的垃圾收集效率70%-90%,而永久代的垃圾回收效率远低于此。永久代的垃圾回收主要回收两部分内容:废弃常量和无用的类。“废弃常量”判断比较简单,但是“无用的类”的判断复杂一些,需要满足下面3个条件:

• 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。

• 加载该类的ClassLoader已经被回收

• 该类对应的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。

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。

下一篇会讨论垃圾收集算法。