Java虚拟机阅读笔记之垃圾回收机制

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一:浅谈引用计数算法

给对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就+1,当引用失败时,计数器值就-1,任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的,引用计数算法实现简单,判定效率也很高,在大部分情况下它都是一个不错的算法,但是,主流的java虚拟机没有使用引用计数算法来管理内存,其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
代码清单——引用计数算法的缺陷:

/**
*testGC()方法执行后,objA和objB会不会被GC呢?
*
*/
public class ReferenceCountingGC{
public Object instance=null;
private static final int_1MB=1024*1024;
/**
*这个成员属性的唯一意义就是占点内存,以便能在GC日志中看清楚是否被回收过
*/
private byte[]bigSize=new byte[2*_1MB];
public static void testGC(){
ReferenceCountingGC objA=new ReferenceCountingGC();
ReferenceCountingGC objB=new ReferenceCountingGC();
objA.instance=objB;
objB.instance=objA;
objA=null;
objB=null;
//假设在这行发生GC,objA和objB是否能被回收?
System.gc();
}}

二:可达性分析算法

在主流的商用程序语言(Java、C#,甚至包括前面提到的古老的Lisp)的主流实现中,
都是称通过可达性分析(ReachabilityAnalysis)来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GCRoots”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(ReferenceChain),当一个对象到GCRoots没有任何引用链相连(用图论的话来说,就是从GCRoots到这个对象不可达)时,则证明此对象是不可用的。如图3-1所示,对象object5、object6、object7虽然互相有关联,但是它们到GC Roots是不可达的,所以它们将会被判定为是可回收的对象。
图:


在Java语言中,可作为GCRoots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。

无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量,还是通过可达性分析算法判断对象的引
用链是否可达,判定对象是否存活都与“引用”有关。在JDK1.2以前,Java中的引用的定义很传统: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,对于如何描述一些“食之无味,弃之可惜”的对象就显得无能为力。我们希望能描述这样一类对象:当内存空间还足够时,则能保留在内存之中;如果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。
在JDK 1.2之后,Java对引用的概念进行了扩充,将引用分为强引用(StrongReference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(WeakReference)、虚引用(PhantomReference)4种,这4种引用强度依次逐渐减弱。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。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JDK1.2之后,提供了SoftReference类来实现软引用。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。
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PhantomReference类来实现虚引用。