当前位置：首页 > news >正文

JVM-垃圾回收器与内存分配策略详解

news 2025/8/4 5:44:03

1.如何判断对象已死

1.1 对象引用的4种类型（强软弱虚）

1.1.1 强引用

特点：最常见的引用类型，只要强引用存在，对象绝不会被回收

Object strongObj = new Object();  // 强引用

注意：集合类型，如果对象不再使用，应当及时清除，避免内存泄漏

1.1.2 软引用

特点：内存不足时才会被回收，适合实现缓存

SoftReference<byte[]> softRef = new SoftReference<>(new byte[1024*1024*10]); // 10MB

适用场景：

缓存（EhCache中使用软引用，一旦触发内存不足时，就会由JVM自动清理数据，释放内存）

缓存本身的含义：可删除

1.1.3 弱引用

特点：下次GC时必定被回收，适合维护非必要数据

 // 弱引用基本示例
WeakReference<String> weakRef = new WeakReference<>(new String("Weak Object"));

适用场景：

临时的数据

1.1.4 虚引用

1.1.5 其他

1.1.5.1 ReferenceQueue

referenceQueue（引用队列）是Java引用类型体系中的关键组件，与SoftReference、WeakReference和PhantomReference配合使用，提供了对象生命周期监控的机制。

通知机制：当被引用的对象达到相应回收状态时，引用对象本身会进入队列
非阻塞设计：提供poll()和remove()两种获取方式
GC协作：由垃圾收集器在适当时候自动入队

工作流程

 创建引用对象 → 关联ReferenceQueue → 对象被回收 → 引用对象入队 → 客户端处理

引用类型	入队时机	典型用途
虚引用	对象被回收且finalize完成后	精准资源清理
弱引用	对象被GC回收时	缓存/临时映射
软引用	内存不足被回收时	内存敏感缓存
强引用	从不入队	常规对象引用

1.1.6 使用案例

软引用缓存，清除无效的key


/*** 弱引用缓存*/public class WeakCache<K, V> {private final ConcurrentHashMap<K, WeakReference<V>> cache = new ConcurrentHashMap<>();private final ReferenceQueue<V> queue = new ReferenceQueue<>();public void put(K key, V value) {cleanUp();cache.put(key, new WeakReference<>(value, queue));}// 清除缓存中已释放的引用（原因：value是弱引用、但是key是强引用，value被释放了，key没有作用，应当也被释放）private void cleanUp() {Reference<? extends V> ref;while ((ref = queue.poll()) != null) {Reference<? extends V> finalRef = ref;cache.values().removeIf(weakRef -> weakRef == finalRef);}}
}

1.2 判断对象已死

1.2.1 方案1：引用计数算法

核心思想

每个对象维护一个引用计数器，记录有多少引用指向它

计数规则

新引用指向对象时，计数器+1
引用失效时，计数器-1
计数器=0时立即回收对象

1.2.2 方案2：可达性分析算法

核心思想

通过GC Roots作为起点，遍历对象引用链

判定规则

从GC Roots不可达的对象判定为垃圾
通常在特定时间点(如堆空间不足时)执行

GC Roots有哪些

GC Roots是垃圾回收的起点，所有从这些根对象直接或间接可达的对象都被视为存活对象。以下是Java中常见的GC Roots类型：

虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用对象

public void method() {Object localObj = new Object();  // localObj是GC Root// 方法执行期间，localObj引用的对象不会被回收   
}当前所有正在执行的方法中的局部变量和参数包括Java方法、native方法的栈帧中的引用

方法区中类静态属性引用的对象

class MyClass {static Object staticObj = new Object();  // staticObj是GC Root
}特点：类的静态变量引用的对象直到ClassLoader卸载前都会保持强引用

方法区中常量引用的对象

class MyClass {static final String CONSTANT = "常量";  // CONSTANT是GC Root
}特点：包括字符串常量池中的引用编译期常量(constantValue属性)不算真正的GC Root

本地方法栈中JNI(Java Native Interface)引用的对象

public native void nativeMethod(Object obj);  // native代码中的obj引用Java调用native方法时传入的参数对象
全局JNI引用(NewGlobalRef创建)也是GC Root

被同步锁(synchronized)持有的对象
Java虚拟机内部的引用

包括：
基本类型对应的Class对象
常驻异常对象(NullPointerException等)
系统类加载器
类加载器管理的Class对象

1.2.3 工作原理对比

特征	引用计数	可达性分析
触发时机	实时(引用变更时)	周期性/按需
执行速度	分散的微小停顿	集中式停顿(STW问题)
内存回收	立即回收	延迟回收
实现复杂度	简单	复杂
对象判定	计数器=0	GC Roots不可达

1.2.4 优缺点分析

1.2.4.1 引用计数的优缺点

优点：

立即回收内存，减少内存占用
垃圾回收开销平均分配到程序运行中
不需要STW(Stop-The-World)暂停

缺点：

计数器维护带来额外内存开销
频繁更新计数器影响性能
循环引用问题(主要缺陷)

// 引用计数无法处理的场景   
class A { B b; }   
class B { A a; }void createCycle() {A a = new A();  // A计数=1B b = new B();  // B计数=1a.b = b;        // B计数=2b.a = a;        // A计数=2// 即使外部引用消失...a = null;       // A计数=1b = null;       // B计数=1// 对象仍无法回收！   
}// 可达性分析可以正确处理