如何判断对象是否可以回收

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如何判断Java对象是否可以回收

Java中垃圾回收是负责税收已经消亡或者是不再使用的对象，那么如何判断对象是否可以回收呢？

主流的方法有两种：引用计数和可达性分析

引用计数

引用计数的算法流程是这样的：在对象中添加一个引用计数器，一旦有一个新的引用指向这个对象，它的计数器值就加一；当引用失效或者指向别处时，计数器数值就减一；当这个计数器的值为零时，就代表着这个对象可以回收了。

Python语言就是用的这个方法来判断对象是否可以回收的。

但是，这个方法有一个比较致命的缺点，就是它解决不了循环引用的问题。

看下面这个代码片段

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public class Test {
	Test test;
	
	public Test() {
		
	}

	public void setTest(Test other) {
		this.test = other;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Test t1 = new Test();
		Test t2 = new Test();
		
		t1.setTest(t2);
		t2.setTest(t1);
	}
}

对象t1指向了t2，对象t2又指向了t1。这样就会导致他们的引用计数都是1.就算后面这两个对象没有在使用，因为它们互相引用的关系，它们是不会被垃圾回收的。就会造成内存泄露问题。

可达性分析算法

可达性分析算法的基本思想是：通过一些列被称为“GC Roots”的根对象，作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用对象向下搜索，搜索过程所走过的路径称为”引用链“，如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，或者用图论的话说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。

如下图

可达性分析-标记对象

在上图中，ObE和ObjD就是不可达的对象，它们可以直接被回收掉。

在Java技术体系里面，固定可作为GC Roots的对象包括以下几种：

  • 在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等
  • 在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量
  • 在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池里的引用
  • 在本地方法栈JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象
  • Java虚拟机内部的引用，如基本熟路类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointException、OutOfMemoryErrot）等，还有系统类加载器。
  • 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象
  • 反应Java虚拟机内部情况的JMXBean。JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。

对象被标记回收之后，如何逃过垃圾回收

即使在可达性分析算法中判定为不可达的对象，也不是“非死不可”的。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，那么它将会被第一次标记，随后进行一次筛选，筛选的条件时此对象是否有必要执行finalize()方法。加入对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，那么虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

如果这个对象被判定为确有必要执行finalize()方法，那么该对象将会被放置在一个名为F-Queue的队列之中，并在稍后由一条虚拟机自动建立的、低调度优先级的Finalizer线程去执行它们的finalize()方法。

但是，这里虚拟机会触发执行finalize()方法，但是不承诺会等这个方法执行结束。因为存在某个对象的finalize()方法执行缓慢，或者陷入死循环导致其他对象一直处于等待状态。

finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后收集器将对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——只要冲印与引用链上的任何一个对象建立关联即可。譬如，把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变脸，那么在第二次标记时它将被移出“即将回收”的集合；如果这个对象这时候还没有逃脱，那基本上他就真的要被回收了。

以下面这个代码段为例：

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public class Test {
	public static Test SAVE_HOOK = null;
	
	public void isAlive() {
		System.out.println("yes, i am alive");
	}

	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		// TODO Auto-generated method stub
		super.finalize();
		
		System.out.println("finalize method execute");
		// 将SAVE_HOOK重新链上存活对象
		SAVE_HOOK = this;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// 初始化 SAVE_HOOK
		SAVE_HOOK = new Test();
		
		// 将SAVE_HOOK设置为null，以便可以垃圾回收
		SAVE_HOOK = null;
		// 触发垃圾回收
		System.gc();
		
		// 暂停，因为finalizer线程优先级低
		Thread.sleep(500);
		if (null != SAVE_HOOK) {
			SAVE_HOOK.isAlive();
		} else {
			System.out.println("No i am dead.");
		}
		
		// 同上面一样的代码，但是因为finalize方法只执行一次
		SAVE_HOOK = null;
		System.gc();
		Thread.sleep(500);
		if (null != SAVE_HOOK) {
			SAVE_HOOK.isAlive();
		} else {
			System.out.println("No i am dead.");
		}
	}
}

执行结果

对象逃脱垃圾回收

回收方法区

方法区的垃圾回收主要回收两部分内容：废弃的常量和不再使用的类型。

没有任何一个对象引用某个常量的话，该常量就可以被回收了。

而判定一个类型是否属于“不再使用的类”的条件就比较苛刻了。需要同时满足下面三个条件：

  1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。
  2. 加载该类的类加载器已经被回收
  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

参考资料

[深入理解Java虚拟机]

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