JVM判断对象是否可以回收

一、判断对象是否是“垃圾”

垃圾回收器在对堆进行回收前，第一件事就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”（即已经不可能再被使用的对象）

1.1 引用计数算法（已被淘汰）

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+1；当引用失效时，值就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使用的。

引用计数器算法的实现非常简单，判定效率也很高，在大部分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，例如微软公司的COM技术。但是，至少主流Java虚拟机里面没有选用引用计数器算法来管理内存，其中最重要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题，比如如果父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象，这样，他们的引用计数永远不可能为0.

如下例子说明了这种情况：

public class abc_test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        
        MyObject object1=new MyObject();
        MyObject object2=new MyObject();
        
        object1.object=object2;
        object2.object=object1;
        
        object1=null;
        object2=null;
        

    }

}

class MyObject{
    
     MyObject object;
     
}

最后两句将object1和object2都赋值为null，也就是说object1和object2两个引用失效，原对象无法被访问，但是因为它们互相引用对方，导致它们的引用计数器都不为0，那么垃圾收集器永远不会回收它们。

1.2 可达性分析算法

在主流的商用程序语言（Java、c#）的主流实现中都是通过可达性分析来判定对象是否存在的。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，从这些结点开始向下搜索，搜索所经过的路径成为“引用链”，当一个对象到GC Roots没有任何引用链时，则证明此对象是不可用的。

如下图所示，对象object 5、object 6、object 7虽然互项有关联，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。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI（即一般说的native方法）引用的对象。

对象间的循环引用问题在可达性分析算法就得到了解决，因为GC Root在对象图之外，是特别定义的“起点”，不可能被对象图内的对象所引用。

二、被GC判断为“垃圾”的对象一定会被回收吗

即使在可达性分析算法中不可达对象，也并非是“非死不可”的，这时它们暂时出于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经过两次标记过程：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，那它会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有比要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。（即意味着直接回收）。

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法,但并不承诺会等待它运行结束,这样做的原因是,如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢,或者发生了死循环(更极端的情况),将很可能会导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待,甚至导致整个内存回收系统崩溃。

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,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量,那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,那基本上它就真的被回收了。

以下的例子说明了这个问题：

public class FinalizeEscapeGC {
    public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;

    public void isAlive() {
        System.out.println("yes,i am still alive:)");
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("finalize mehtod executed!");
        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,所以暂停0.5秒以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no,i am dead:(");
        }
        // 下面这段代码与上面的完全相同,但是这次自救却失败了
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因为finalize方法优先级很低,所以暂停0.5秒以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no,i am dead:(");
        }
    }
}

运行结果：

finalize mehtod executed!
yes,i am still alive:)
no,i am dead:(

SAVE_HOOK对象的finalize()方法确实被GC收集器触发过,并且在被收集前成功逃脱了。另外一个值得注意的地方是,代码中有两段完全一样的代码片段,执行结果却是一次逃脱成功,一次失败,这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次,如果对象面临下一次回收,它的finalize()方法不会被再次执行,因此第二段代码的自救行动失败了。因为finalize()方法已经被虚拟机调用过,虚拟机都视为“没有必要执行”。(即意味着直接回收)