详解Java虚拟机（第⑤篇）——垃圾收集

垃圾收集主要是针对堆和方法区进行。程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这三个区域属于线程私有的，只存在于线程的生命周期内，线程结束之后就会消失，因此不需要对这三个区域进行垃圾回收。

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一、判断一个对象是否可被回收

1. 引用计数算法

为对象添加一个引用计数器，当对象增加一个引用时计数器加 1，引用失效时计数器减 1。引用计数为 0 的对象可被回收。

在两个对象出现循环引用的情况下，此时引用计数器永远不为 0，导致无法对它们进行回收。正是因为循环引用的存在，因此 Java 虚拟机不使用引用计数算法。

public class Test {
    public Object instance = null;
    public static void main(String[] args) {
        Test a = new Test();
        Test b = new Test();
        a.instance = b;
        b.instance = a;
        a = null;
        b = null;
        doSomething();
    }
}

在上述代码中，a 与 b 引用的对象实例互相持有了对象的引用，因此当我们把对 a 对象与 b 对象的引用去除之后，由于两个对象还存在互相之间的引用，导致两个 Test 对象无法被回收。

• 优点：执行效率高，程序执行受影响较小。
• 缺点：无法检测出循环引用的情况，引起内存泄漏。

2. 可达性分析算法

通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收。

以 GC Roots 为起始点进行搜索，可达的对象都是存活的，不可达的对象可被回收。

Java 虚拟机使用该算法来判断对象是否可被回收，GC Roots 一般包含以下内容：

• 虚拟机栈中局部变量表中引用的对象（栈帧中的本地方法变量表）
• 本地方法栈中 JNI（Native方法） 中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中的常量引用的对象
• 活跃线程的引用对象

3. 方法区的回收

因为方法区主要存放永久代对象，而永久代对象的回收率比新生代低很多，所以在方法区上进行回收性价比不高。

主要是对常量池的回收和对类的卸载。

为了避免内存溢出，在大量使用反射和动态代理的场景都需要虚拟机具备类卸载功能。

类的卸载条件很多，需要满足以下三个条件，并且满足了条件也不一定会被卸载：

• 该类所有的实例都已经被回收，此时堆中不存在该类的任何实例。
• 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
• 该类对应的 Class 对象没有在任何地方被引用，也就无法在任何地方通过反射访问该类方法。

4. finalize()

类似 C++ 的析构函数，用于关闭外部资源。但是 try-finally 等方式可以做得更好，并且该方法运行代价很高，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序，因此最好不要使用。

当一个对象可被回收时，如果需要执行该对象的 finalize() 方法，那么就有可能在该方法中让对象重新被引用，从而实现自救。自救只能进行一次，如果回收的对象之前调用了 finalize() 方法自救，后面回收时不会再调用该方法。

Object 的finalize()方法的作用是否与C++的析构函数作用相同？

• 与C++的析构函数不同，析构函数调用确定，而finalize()方法是不确定的；
• 当垃圾回收器要宣告一个对象死亡时，至少要经历两次标记过程。如果对象在进行可达性分析以后，没有与GC Root直接相连接的引用量，就会被第一次标记，并且判断是否执行finalize()方法；如果这个对象覆盖了finalize()方法，并且未被引用，就会被放置于F-Queue队列，稍后由虚拟机创建的一个低优先级的finalize()线程去执行触发finalize()方法；
• 由于线程的优先级比较低，执行过程随时可能会被终止；
• 给予对象最后一次重生的机会

二、引用类型

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是否可达，判定对象是否可被回收都与引用有关。

Java 提供了四种强度不同的引用类型。

1. 强引用

被强引用关联的对象不会被回收。

使用 new 一个新对象的方式来创建强引用。

Object obj = new Object();

抛出OOM Error终止程序也不会回收具有强引用的对象，只有通过将对象设置为null来弱化引用，才能使其被回收。

2. 软引用

表示对象处在有用但非必须的状态。

被软引用关联的对象只有在内存不够的情况下才会被回收。可以用来实现内存敏感的高速缓存。

使用 SoftReference 类来创建软引用。

Object obj = new Object();
SoftReference