判断Java对象是否存活的方法

时间：2022-12-27 18:26:59

0. 前言

本文参考于《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》

堆中几乎存放着Java世界中所有的对象实例，垃圾收集器在对堆回收之前，第一件事情就是要确定这些对象哪些还“存活”着，哪些对象已经“死去”(即不可能再被任何途径使用的对象)，哪用什么办法去确认这些对象存活与否。在主流的商用程序语言中(Java和C#等)，都是使用可达性分析算法(Reachability Analysis)来判断对象是否存活的，但是又有很多人又认为是用引用计数算法(Reference Counting)来判断。接下来我会分别介绍这两种算法。

1. 引用计数算法

很多教科书判断对象是否存活的算法是这样的：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加1；当引用失效时，计数器减1；任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。

引用计数算法(Reference Counting)的实现简单，判断效率也很高，在大部分情况下它都是一个不错的算法。但是Java语言中没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的一个原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

例如下面这段代码，对象objA和objB都有字段instance，赋值令objA.instance=objB及objB.instance=objA，除此之外这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象都已经不能再被访问，但是它们因为相互引用着对象方，所以它们的引用计数都不为0，于是如果是使用引用计数算法的话就GC收集器就不会回收它们。

public class ReferenceCountingGC {

private ReferenceCountingGC instance = null;
private static final int _1m = 1024*1024;
//只是为了占点内存
private byte[] bigSize = new byte[2*_1m];

public static void main(String[] args) {
        ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
        ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();

        objA.instance = objB;
        objB.instance = objA;

        objA = null;
        objB = null;

        System.gc();
    }
}

输出结果

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 6758K->632K(38400K)] 6758K->640K(125952K), 0.0008264 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 632K->0K(38400K)] [ParOldGen: 8K->537K(87552K)] 640K->537K(125952K), [Metaspace: 2755K->2755K(1056768K)], 0.0053125 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 38400K, used 333K [0x00000000d5c00000, 0x00000000d8680000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 1% used [0x00000000d5c00000,0x00000000d5c534a8,0x00000000d7c80000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d7c80000,0x00000000d7c80000,0x00000000d8180000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8180000,0x00000000d8180000,0x00000000d8680000)
 ParOldGen       total 87552K, used 537K [0x0000000081400000, 0x0000000086980000, 0x00000000d5c00000)
  object space 87552K, 0% used [0x0000000081400000,0x00000000814864e0,0x0000000086980000)
 Metaspace       used 2762K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 299K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

PSYoungGen: 6758K->632K(38400K)，新生代内存从6758K到清理后的632K，很明显GC收集器回收了objA和objB，所以HotSpot虚拟机并不是采用引用计数算法来判断一个对象存活与否。

2. 可达性分析算法

这个算法的基本思路就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（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。如下图所示，对象object 5、object 6、object 7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。
判断Java对象是否存活的方法

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

  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JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

如果上面的内容有错误的地方或者讲的不好的地方，还请大家指点一下，我好及时修改。
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