GC 的判定方法

Java 中 GC（Garbage Collection）判定对象是否可回收的方法，包括原理、常用算法、优缺点，让你彻底理解 JVM 是如何判断一个对象可以被垃圾回收的。

1. GC 判定的核心问题

在 Java 中，GC 的核心任务是：

判断哪些对象已经不再被引用，可以安全地释放内存。

JVM 需要一种机制来判断对象是否存活（可达）还是死亡（不可达）。

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2. 常见判定方法

Java 中主要有两种判定对象是否可回收的方法：

2.1 引用计数法（Reference Counting）

原理：

• 每个对象维护一个引用计数器。
• 当有一个地方引用它时，计数器 +1。
• 当引用失效时，计数器 -1。
• 当计数器为 0 时，说明对象不可达，可以回收。

优点：

• 实现简单，判定效率高。
• 对象可以立即被回收，不需要等待 GC 扫描。

缺点：

• 无法解决循环引用问题：

  class Node {Node next;
  }Node a = new Node();
  Node b = new Node();
  a.next = b;
  b.next = a; // 循环引用

  即使 a 和 b 不再被外部引用，它们的计数器仍然 > 0，导致无法回收。

结论：

• Java 的主流 GC 不使用引用计数法，但在一些语言（如 Python）中仍有应用。

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2.2 可达性分析法（Reachability Analysis）

原理：

• 以一组称为 GC Roots 的对象为起点，沿着引用链向下搜索。
• 能够从 GC Roots 到达的对象，称为可达对象（存活）。
• 无法到达的对象，称为不可达对象（死亡，可回收）。

GC Roots 常见类型：

1. 虚拟机栈中引用的对象（方法参数、局部变量等）。
2. 方法区中类的静态属性引用的对象。
3. 方法区中常量引用的对象。
4. 本地方法栈中 JNI 引用的对象。
5. 正在运行的线程对象。
6. 类加载器引用的对象。

优点：

• 能够解决循环引用问题。
• 是 Java GC 的主流判定方法。

缺点：

• 需要从 GC Roots 遍历整个对象图，开销比引用计数法大。

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3. 判定流程（可达性分析法）

1. 确定 GC Roots 集合。
2. 从 GC Roots 出发，遍历引用链。
3. 标记所有可达对象。
4. 未被标记的对象即为不可达对象 → 可回收。

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4. 特殊情况：对象的“自救”

在可达性分析中，如果对象不可达，并不一定立刻被回收：

• JVM 会调用对象的 finalize() 方法（如果重写了）。
• 在 finalize() 中，如果对象重新建立引用链（如赋值给 GC Roots 可达对象），它可以“复活”。
• 但 finalize() 只会被调用一次，且不推荐使用（性能差、不可预测）。

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5. 总结对比

方法	原理	优点	缺点	Java 是否使用
引用计数法	计数器记录引用次数	实现简单，判定快	循环引用无法回收	❌
可达性分析法	从 GC Roots 遍历引用链	可解决循环引用	遍历开销大	✅

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6. 总结

• Java GC 判定对象可回收主要使用可达性分析法。
• GC Roots 是判定的起点，沿引用链遍历对象图。
• 引用计数法简单但有循环引用问题，因此 Java 不采用。
• 对象在被判定为不可达后，可能通过 finalize() 方法短暂“自救”，但不推荐依赖此机制。