JVM垃圾回收机制之对象回收算法

前言

在前面的文章中，介绍了JVM内存模型分为：堆区、虚拟机栈、方法区、本地方法区和程序计数器，其中堆区是JVM中最大的一块内存区域，在Java中的所有对象实例都保存在此区域，它能被所有线程共享。

在Java中还有一个重要的机制：GC（垃圾收集器），堆是GC管理的主要区域，本文会带大家了解GC机制。

GC的简介

GC（Garbage Collection）垃圾收集机制是Java一个重要特性。不同于C/C++语言需要程序员自己管理内存的回收，而且这样做往往容易出错，导致内存泄漏等严重问题。

Java程序员不用编写回收内存的代码，因为Java有GC机制，它是一个特殊的后台线程，该线程对JVM中的内存进行标记，并确定哪些需要回收，再通过一定的回收策略自动回收内存，它在后台一直运行，保证JVM不会出现内存溢出的问题。

对象回收的算法

那么GC是如何判断某个对象的内存需要回收呢？GC需要判断该对象已死，也就是不再被调用，如何判断对象不再被调用呢？

这里有两种算法：

引用计数算法

可达性分析算法

引用计数算法

该算法给每个对象分配一个计数器，当有引用指向这个对象时，计数器加1，当指向该对象的引用失效时，计数器减一。最后如果该对象的计数器为0时，java垃圾回收器会认为该对象是可回收的。

优点：

1、实时性高，只要对象计数器为0就进行回收，不用等到内存不足的时候。

2、在垃圾回收过程中，应用无需挂起。

3、更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。

缺点：

每次引用对象时，都会更新计数器，有时间消耗

不能解决循环引用问题

那什么是循环引用问题呢?我们看下面这段代码：

class ClassA{

ClassB b;

}

class ClassB{

ClassA a;

}

public static void main(String[] args){

ClassA a = new ClassA();

ClassB b = new ClassB();

a.b = b;

b.a = a;

a = null;

b = null;

}

上面的a、b两个对象虽然都赋值为null，但是都不能回收，因为存在循环引用，它们的计数器不为0.

可达性分析算法

该算法通过一种被称作“GC Root”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，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象时不可用的。

如下图：

在Java语言中，可作为GC Roots对象包括下面几种：

1）虚拟机栈中引用的对象

2）方法区中类静态属性引用的对象

3）方法区常量池中引用的对象

3）本地方法栈中JNI引用的对象

再回头看前面这段代码，虽然a和b对象的引用计数都不为0，但是它们作为GC Root对象，最后都赋值为null，导致引用不可达，这样两个对象都是可以被回收的。

总结

本文我们学习了JVM中的垃圾收集（GC）机制，GC是一个在后台持续运行的线程，帮助我们回收JVM堆中的对象内存，保证JVM不会内存溢出。

如何判断对象内存需要回收，有两个算法：引用计数算法和可达性分析算法。

引用计数算法通过判断对象的引用计数为0，就标记该对象内存可以回收，但是不能很好的解决循环引用问题；可达性分析算法通过GC Root向下搜索，如果引用链相连则对象可达，否则标记对象不可达，可以进行回收，这种算法能很好解决对象循环引用问题。