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JVM 垃圾回收器（Garbage Collector）需要判断哪些对象是“垃圾”，即不再被程序使用的对象，以便回收它们占用的内存。JVM 主要使用以下两种方法来判断对象是否是垃圾：

1. 引用计数算法 (Reference Counting):

• 原理：

  • 为每个对象维护一个引用计数器。
  • 当一个对象被引用时，引用计数器加 1。
  • 当一个对象的引用被置为 null 或超出作用域时，引用计数器减 1。
  • 当一个对象的引用计数器为 0 时，表示该对象不再被任何地方引用，可以被回收。

• 优点：

  • 实现简单： 只需要维护一个计数器。
  • 实时性高： 当对象的引用计数器变为 0 时，可以立即回收该对象。

• 缺点：

  • 无法解决循环引用问题： 如果两个或多个对象相互引用，即使它们不再被其他对象引用，它们的引用计数器也不会变为 0，导致无法回收。

  public class ReferenceCountingGC {public Object instance = null;public static void main(String[] args) {ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();objA.instance = objB; // objA 引用 objBobjB.instance = objA; // objB 引用 objAobjA = null; // objA 不再引用对象objB = null; // objB 不再引用对象// 此时，objA 和 objB 相互引用，引用计数器都不为 0，无法被回收 (即使它们已不再被使用)// ...}
  }
  

• HotSpot VM 是否使用： HotSpot VM 不使用引用计数算法，因为它无法解决循环引用问题。

2. 可达性分析算法 (Reachability Analysis) (根搜索算法):

• 原理：

  • 从一组称为 “GC Roots” 的根对象开始，沿着对象引用链进行遍历。
  • 如果一个对象到 GC Roots 之间没有任何引用链相连，则说明该对象不可达，可以被回收。
  • 可达的对象会被标记, 不可达的对象被认为是垃圾.

• GC Roots:

  • 虚拟机栈 (VM Stack) 中引用的对象： 局部变量、方法参数等引用的对象。
  • 方法区中类静态属性引用的对象： static 变量引用的对象。
  • 方法区中常量引用的对象： final 修饰的常量引用的对象。
  • 本地方法栈中 JNI (Java Native Interface) 引用的对象： Native 方法引用的对象。
  • Java 虚拟机内部的引用: 例如, 基本数据类型对应的 Class 对象, 一些常驻的异常对象(NullPointerException, OutOfMemoryError 等), 系统类加载器.
  • 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。

• 优点：

  • 可以解决循环引用问题。
  • 准确性高。

• 缺点：

  • 需要暂停应用程序 (Stop-The-World): 在进行可达性分析时，需要暂停所有 Java 线程，以保证分析结果的准确性。
  • 实现复杂。

• HotSpot VM 是否使用： HotSpot VM 使用可达性分析算法。

对象死亡的判定 :

即使通过可达性分析算法判断一个对象不可达，它也不会立即被回收。对象真正死亡需要经历至少两次标记过程：

1. 第一次标记：

   • 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，则会被第一次标记。
   • 会进行筛选, 判断此对象是否有必要执行 finalize() 方法。
   • 如果对象没有覆盖 finalize() 方法，或者 finalize() 方法已经被虚拟机调用过，则会被判定为“没有必要执行”。
   • 如果对象覆盖了 finalize() 方法, 且还没有被调用过, 则会将该对象放置在一个名为 F-Queue 的队列中。

2. finalize() 方法的执行 (如果有):

   • 稍后由一条由虚拟机自动建立的、低调度优先级的 Finalizer 线程去执行它们的 finalize() 方法。
   • 注意：
     • finalize() 方法是对象逃脱死亡的最后一次机会。
     • 在 finalize() 方法中，只要将对象重新与引用链上的任何一个对象建立关联（例如，将 this 赋值给某个类变量或对象的成员变量），就可以避免被回收。
     • finalize() 方法只会被系统自动调用一次。如果对象在 finalize() 方法中逃脱了死亡，下次再被标记时，finalize() 方法不会再被执行。
     • 不建议使用 finalize() 方法进行资源释放，因为它的执行时间不确定，可能会导致资源长时间得不到释放。
     • finalize 方法可能会导致性能问题，应尽量避免使用。

3. 第二次标记：

   • 如果在 finalize() 方法中对象成功逃脱了死亡，则不会被回收。
   • 如果在 finalize() 方法中对象没有逃脱死亡，或者对象没有覆盖 finalize() 方法，或者 finalize() 方法已经被虚拟机调用过，则会被第二次标记。
   • 被第二次标记的对象会被放置在一个名为 F-Queue 的队列中, 等待被回收.

总结：

JVM 使用可达性分析算法来判断对象是否是垃圾。从 GC Roots 开始，沿着对象引用链进行遍历，如果一个对象到 GC Roots 之间没有任何引用链相连，则说明该对象不可达，可以被回收。即使对象不可达，也不会立即被回收，需要经历至少两次标记过程，并且有机会在 finalize() 方法中逃脱死亡。