JVM学习笔记-如何确定对象已死?

简介: JVM学习笔记-如何确定对象已死?

如何确定对象已死?

在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对堆进行回收前,第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着,哪些已经“死去”(“死去”即不可能再被任何途径使用的对象)了。

判断一个对象是否存活有2种方法:

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:在对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加一;当引用失效时,计数器值就减一;任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。


客观地说,引用计数算法(Reference Counting)虽然占用了一些额外的内存空间来进行计数,但它的原理简单,判定效率也很高,在大多数情况下它都是一个不错的算法。也有一些比较著名的应用案例:


例如微软COM(Component Object Model)技术、使用ActionScript 3的FlashPlayer、Python语言以及在游戏脚本领域得到许多应用的Squirrel中都使用了引用计数算法进行内存管理。但是,在Java领域,至少主流的Java虚拟机里面都没有选用引用计数算法来管理内存,主要原因是,这个看似简单的算法有很多例外情况要考虑,必须要配合大量额外处理才能保证正确地工作,譬如单纯的引用计数就很难解决对象之间相互循环引用的问题。


举个简单的例子

/**
* testGC()方法执行后,objA和objB会不会被GC呢?
* @author zzm
*/
public class ReferenceCountingGC {
   public Object instance = null;
   private static final int _1MB = 1024 * 1024;   
 //这个成员属性的唯一意义就是占点内存,以便能在GC日志中看清楚是否有回收过
   private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];
 public static void testGC() {
      ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
      ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
      objA.instance = objB;
      objB.instance = objA;
      objA = null;
      objB = null;
   // 假设在这行发生GC,objA和objB是否能被回收?
    System.gc();
         }
}

请看代码中的testGC()方法: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,实际上这两个对象已经不可能再被访问,但是它们因为互相引用着对方,导致它们的引用计数都不为零,引用计数算法也就无法回收它们。


运行结果:

[Full GC (System) [Tenured: 0K->210K(10240K), 0.0149142 secs] 4603K->210K(19456K), [Perm : 2999K->2999K(21248K)], 0.0150007 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.02 secs]
Heap
def new generation total 9216K, used 82K [0x00000000055e0000, 0x0000000005fe0000, 0x0000000005fe0000)
Eden space 8192K, 1% used [0x00000000055e0000, 0x00000000055f4850, 0x0000000005de0000)
from space 1024K, 0% used [0x0000000005de0000, 0x0000000005de0000, 0x0000000005ee0000)
to space 1024K, 0% used [0x0000000005ee0000, 0x0000000005ee0000, 0x0000000005fe0000)
tenured generation total 10240K, used 210K [0x0000000005fe0000, 0x00000000069e0000, 0x00000000069e0000)
the space 10240K, 2% used [0x0000000005fe0000, 0x0000000006014a18, 0x0000000006014c00, 0x00000000069e0000)
compacting perm gen total 21248K, used 3016K [0x00000000069e0000, 0x0000000007ea0000, 0x000000000bde0000)
the space 21248K, 14% used [0x00000000069e0000, 0x0000000006cd2398, 0x0000000006cd2400, 0x0000000007ea0000)
No shared spaces configured.

从运行结果中可以清楚看到内存回收日志中包含“4603K->210K”,意味着虚拟机并没有因为这两个对象互相引用就放弃回收它们,这也从侧面说明了Java虚拟机并不是通过引用计数算法来判断对象是否存活的。

2.可达性算法(引用链法)

这个算法的基本思路该算法的思想是:从一个被称为 GC Roots 的对象开始向下搜索,如果一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,则说明此对象不可用。这个算法也是当前判断对象是否死亡的主流算法。


如图所示,对象object 5、object 6、object 7虽然互有关联,但是它们到GC Roots是不可达的,因此它们将会被判定为可回收的对象。

20200401134307494.png

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(String Table)里的引用。·在本地方法栈中JNI(即通常所说的Native方法)引用的对象。

Java虚拟机内部的引用,如基本数据类型对应的Class对象,一些常驻的异常对象(比如NullPointExcepiton、OutOfMemoryError)等,还有系统类加载器。

所有被同步锁(synchronized关键字)持有的对象。

反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等

生存还是死亡?

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”,这个时候它们暂时还处于“缓刑”阶段。


要真正宣告一个对象死亡段,需要经历两次标记。如果对象在可达性分析中没有与 GC Root 的引用链,那么此时就会被第一次标记并且进行一次筛选,筛选的条件是是否有必要执行 finalize()方法。当对象没有覆盖 finalize()方法或者已被虚拟机调用过,那么就认为是没必要的。


如果该对象有必要执行 finalize()方法,那么这个对象将会放在一个称为 F-Queue 的对队列中,虚拟机会触发一个 Finalize()线程去执行,此线程是低优先级的,并且虚拟机不会承诺一直等待它运行完,这是因为如果 finalize()执行缓慢或者发生了死锁,那么就会造成 FQueue 队列一直等待,造成了内存回收系统的崩溃。GC 对处于 F-Queue 中的对象进行第二次被标记,这时,该对象将被移除”即将回收”集合,等待回收。


以上学习内容摘抄于《深入理解java虚拟机》


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