JVM -- 对象的概述和引用

一、概述

　　说起垃圾收集（Garbage Collection，GC），大部分人都把这项技术当做java语言的伴生产物，然后GC出现历史比java久远。

　　GC需要完成的3件事情：

　　　　1.哪些内存需要回收

　　　　2.什么时候回收

　　　　3.如何回收

二、对象

　　在堆中存放java世界几乎所有的对象实例，垃圾收集器在堆进行回收前，第一件事就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”（即不可能再被任何途径使用的对象）。

　　如何判断一个对象是否无用，可被回收？通过以下两种算法

引用计数算法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

　　这个算法实现简单，效率高，但Java虚拟机并没有选用它来管理内存，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。所以java虚拟机并不是通过引用计数算法来判断对象是否存活的。那是使用什么东东呢？如下

可达性分析算法：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（就是GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。

　　如图所示，与GC Roots相连的对象存活，而object5、object6、object7虽然相互连接，但它们到GC Roots是不可达的，所以它们被判定为可回收的对象。

　　那GC Roots的对象包括哪些呢？如下

　　　　1.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

　　　　2.方法区中类静态属性引用的对象。

　　　　3.方法区中常量引用的对象。

　　　　4.本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

三、再谈引用

　　判断对象是否存活都与“引用”有关，在JDK1.2以前，java中的引用定义很传统：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。定义很纯粹，但太狭隘。

　　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。所以在jdk 1.2之后，java对引用的概念进行了扩充，将引用分为四类。

　　强引用（Strong Reference），软引用（Soft Reference），弱引用（Weak Reference），虚引用（Phantom Reference）。这四种引用强度依次逐渐减弱。

　　1. 强引用：在程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj = new Object（）” 这类的引用，只要强引用还在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。

　　2. 软引用：用来描述一些还有用但非必须的对象。（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。）

　　3. 弱引用：也是用来描述非必须对象的，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，都回收掉只被弱引用关联的对象。）

　　4. 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。

四、对象是生存还是死亡？

　　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：

　　第一个过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，这是第一次标记；

　　第二个过程：在上一过程的前提下，查看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，则虚拟机将这两种情况都视为“没必要执行”，虚拟机进行第二次标记，那确定对象“非死不可”了。

那finalize()干什么用呢？

　　它是对象拯救自己的最后一次机会，如果对象在finalize()方法中重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，该对象就不会被第二次标记，加入“即将回收”的集合。如果对象这个时候没有拯救自己，那基本就会被回收了。

　　finalize()方法只会被虚拟机执行一次，所以对象只有一次机会拯救自己，如果之后没有引用，便被回收。注意：这只是说明对象回收的过程，不要用这种方式去拯救对象。

五、回收方法区

　　很多人认为方法区（或者HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾收集的，java规范中确实说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，因为性能比较低。但是虽然低，但是还是会进行回收，总会有无用的对象。

　　永久代的垃圾收集主要两部分内容：废弃常量和无用的类。那如何判定呢？

　　1.废弃常量：没有任何地方引用这个常（字面）量，必要的话，会被系统清理出常量池；

　　2.无用的类，要满足三个条件：

　　　　①. 该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不在存在该类的任何实例。

　　　　②. 加载该类的ClassLoader已经被回收。

　　　　③. 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。

注意：虚拟机满足上诉3个条件时，无用的类可以被回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样，不使用必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot虚拟机提供参数进行控制。