深入理解java虚拟机(二)——判断对象是否可回收

 2019-12-22 11:24  阅读(1406)
文章分类:JVM

上一篇文章简单介绍了Java内存运行时区域的各个部分。主要可以分为两部分:线程私有区域和数据共享区域。线程私有区域就不需要过多考虑内存回收问题,因为方法结束或线程结束时,内存也就随之回收了。所以内存回收是对共享区域内存的回收。

首先介绍对堆内存的回收。

如何判断对象“死去”?

在堆中存放着Java中几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对对象进行回收前,首先要判断对象是否存活,如何判断呢,有两种方式。

1.引用计数算法:

《深入理解Java虚拟机》中是这样说的:给对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器的值就加1;当引用失效时,计数器减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

这种方式实现简单,判定效率高,但是它很难解决对象之间互相循环引用的问题:看一段代码:

package com.znx.base;

    public class TestReferenceGC {

        public Object instance = null;

        private static final int _1MB = 1024*1024;

        //占用一点内存
        private byte[] bigSize = new byte[2*_1MB];

        public static void testGC(){

            //两个对象
            TestReferenceGC objA = new TestReferenceGC();
            TestReferenceGC objB = new TestReferenceGC();
            //互相引用
            objA.instance = objB;
            objB.instance = objA;

            objA=null;
            objB=null;

            System.gc();

        }

        public static void main(String[] args) {
                TestReferenceGC.testGC();
        }

    }

GC日志:

2019120001698\_1.png

由箭头部分可以看出6717K->640K:表示JVM并没有因为两个对象互相引用而不去回收他们,也说明JVM并不是通过引用计数算法来判断对象是否存活的。

2.可达性分析算法:

这个算法的基本思想是: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,则证明这个对象是不可以的。如下图所示:

2019120001698\_2.png

对象D与根对象都是不可达的,所以会被回收。

在Java中,可作为GC Roots的对象包括以下几种:

  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(Native方法)引用的对象

引用:

无论是引用计数算法还是可达性分析算法,都是通过判断对象的引用来检测对象是否可被回收。在JDK1.2之后,引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用。四种引用强度递减。

**强引用:**Object a = new Object();

只要强引用还存在,垃圾收集器就永远不会回收被引用的对象。

**软引用:**用来描述一些还有用但是非必须的对象。对于弱引用关联的对象,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内进行二次回收。如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出异常。可以用SoftReference类来实现软引用。

**弱引用:**也是来描述非必须对象的。只要GC调用,就一定会被回收。WeakReference类可实现。

**虚引用:**影响不大,唯一用处就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。PhantomReference类可实现。

自我拯救:

即使可达性分析算法中不可达的对象,也并不是非死不可的,这时候他们处于“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相连接的引用链,那它将会被第一次标记并且进行第一次筛选,筛选的条件是是否有必要执行finalize()方法,当对象没有覆盖finalize()或者finalize()已经被JVM调用过,JVM将这两种情况都视为“没有必要执行”。如果这个对象被判定有必要执行finalize()方法,那么这个对象将会被放置在一个名为F-Queue的队列之中,并在稍后由一条JVM自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。finalize()方法是对象逃脱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()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,如:把自己赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那么在第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合;如果对象这时候还没有逃脱,那么基本上就可以回收了;

package com.znx.jvm;

    public class FinalizeEscapeGC {

        public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;

        public void isAlive(){
            System.out.println("现在还在存活");
        }

        @Override
        protected void finalize() throws Throwable {

            super.finalize();
            System.out.println("finalize()方法执行");
            //赋予一个引用
            FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;

        }   

        public static void main(String[] args) throws Throwable{

            SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();

            //对象第一次成功拯救自己
            SAVE_HOOK = null;
            System.gc();
            //因为finalize()方法优先级很低,所以睡一会儿等待它
            Thread.sleep(500);
            if(SAVE_HOOK!=null){
                SAVE_HOOK.isAlive();
            }else{
                System.out.println("死亡");
            }

            //下面这段代码与上面完全相同,却自救失败了,原因是:一个对象的finalize方法只会执行一次
            SAVE_HOOK = null;
            System.gc();
            //因为finalize()方法优先级很低,所以睡一会儿等待它
            Thread.sleep(500);
            if(SAVE_HOOK!=null){
                SAVE_HOOK.isAlive();
            }else{
                System.out.println("死亡");
            }   

        }

    }

执行结果:

2019120001698\_3.png

虽然可以有一次逃离的机会,但是基本上用不太着。

回收方法区:

方法区:也就是HotSpot虚拟机中的永久代。

永久代的垃圾收集主要回收两部分内容:废弃常量和无用的类。

回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。如果常量池中的常量常量是否可以被回收,只需要判断有没有其他对象引用这个常量即可。

判断一个类是否可以被回收需要满足的三个条件:

1.该类的所有实例都已经被回收,也就是Java堆中不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

是否对类进行回收,HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制,还可以使用-verbose:class以及-XX:+TraceClassLoading、-XX:+TraceClassUnLoading查看类的加载及卸载信息。

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