java 垃圾回收机制（一）

要理解java的垃圾回收机制，个人觉得，只要弄清楚三个问题，便能基本掌握其核心要点。那是哪三个问题呢？

1、需要回收哪些内存资源？

2、什么时候回收？

3、怎么回收？

对于第一个问题，我们也不难猜测，其实就是要找到那些没有用的对象，然后把这些对象从内存中移除。那么如何确定对象是没用了的呢？目前主要的算法有两种，一个是引用计数法，一个是可达性分析法。

引用计数法

引用计数法，从这个名称中就能大概知道这个算法是怎么弄的。说简单点也就是统计对象的引用个数，只要为0就认为这个对象是没有用的，可以回收。这个处理是挺简单的，简单也许就意味着更高效，但也会有缺陷。这个算法最大的问题，就是在对循环引用的情况，不能很好的认定没用的对象。请看以下代码例子。

public class InstanceA {    private InstanceB b;    public InstanceA(){    }    public void setB(InstanceB b) {        this.b = b;    }}

public class InstanceB {        private InstanceA a;       public InstanceB(){}    public void setA(InstanceA a) {        this.a = a;    }}

public class Main {    public static void main(String[] args) {        InstanceA a = new InstanceA();        InstanceB b = new InstanceB();        a.setB(b);        b.setA(a);        a = null;        b = null;        System.gc();    }}

从以上例子可以看出，实例A和实例B对应引用数分别为1。那么按照引用计数法来计算，这两个实例是不可以回收的。但是现实是，这两个实例，你在程序的其他地方，都没办法使用到了。真实意义上，这两个实例是没有用的了，应该要回收的。

接下来要介绍的这种算法——可达性分析，就能解决以上这种情况。

可达性分析

可达性分析，就是从GC Root的对象为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所有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。

这里的GC Root就是本地变量，静态属性，常量，native方法引用的对象。就是以这些对象为起点，向下搜索，判定哪些对象不可用。

对于之前说到的例子，由于本地变量a,b这两个引用为null了，从GC Root到达a里面的b就达不到了，那么a里面的b就是没有用的对象了。同理，b里面的a也是没有用的对象了，这两个对象都可以回收了。

目前jvm判定对象有没有用的算法，基本都是采用后者这种可达性分析算法。

枚举根节点

聪明的读者应该对第一个问题有了答案了吧，没错，对于需要回收哪些内存资源？这个问题，我们都已有了答案，通过可达性分析算法，就能确定哪些对象可以回收。java目前主流的jvm虚拟机HotSpot，在进行回收资源之前，都会进行枚举根节点的操作。所谓的枚举根节点，就是hotspot会用OopMap这个数据结构来记录栈和寄存器上的什么位置就是存放引用，这样就可以很快定位到我们上面说的GC Root。

那么接下来，我们来看看第二个问题，什么时候回收？

安全点

HotSpot虚拟机主要是在安全点和安全区域这两个特定的节点进行垃圾回收的。在介绍这两个特定节点之前，我们先来看下HotSpot枚举根节点的操作，或者说是在可达性分析的过程中，遇到的问题。由于，你在进行可达性分析的过程中，程序中如果引用还在随着这个分析过程在变化，那么可达性分析算法分析出来那些可以回收的对象就不一定正确了。因为有可能你刚确定某个对象可以回收之后，程序还在继续往下运行，这个对象马上又有新的引用指向自己了。这个对象从GC Root就可达了，对象就没必要回收了。之前的判断就错误了。这样刚确定下回收的对象，马上这些对象又变化了，有可能不需要回收了，这样就没办法真实确定哪些对象可以回收了。为了解决这一问题，HotApot就设定当程序运行到某个特定的地方时，就停下来，也就是GC停顿后，进行GC回收。这个特定的地方就是安全点。安全点的设计原则：是否让程序长时间执行的特征，并不是根据指令的长短，而是根据指令的复用，也就是在方法调用，循环跳转，异常跳转等的时候会设计安全点

安全区域

那么为什么还要安全区域呢，这是因为，程序运行过程中，如果有多个线程，那么这些线程是并发运行的，也就是说，有些线程其实是没有分配到CPU时间的。特定情况下，如果某个线程里面有许多对象，并且这个线程还一直都没有分配到CPU时间，那么这些线程就不能运行到安全点了。但是这个线程又确定占着许多没用对象的内存，这就麻烦了。HotSpot规定了在一段代码片段之中，引用关系不会发生变化的区域，就是安全区域。当程序在这个区域内时，就会开始做GC垃圾回收。

现在，我们可以回答第二个问题：什么时候进行垃圾回收了？就是在程序运行到安全点或者在安全区域内，就会进行垃圾回收。至此，对于java垃圾回收机制，我们已经解决大半问题了，那么接下来，怎么回收呢？这是个最难，也是最核心的问题。我将在下一篇中继续分析。