一.GC如何判斷一個物件為”垃圾”的

java堆記憶體中存放著幾乎所有的物件例項，垃圾收集器在對堆進行回收前,第一件事情就是要確定這些物件之中哪些還“存活”著,哪些已經“死去”。那麼GC具體通過什麼手段來判斷一個物件已經”死去”的？

1.引用計數演算法(已被淘汰的演算法)

給物件中新增一個引用計數器,每當有一個地方引用它時,計數器值就加1;當引用失效時,計數器值就減1;任何時刻計數器為0的物件就是不可能再被使用的。

目前主流的java虛擬機器都摒棄掉了這種演算法，最主要的原因是它很難解決物件
之間相互迴圈引用的問題。儘管該演算法執行效率很高。

2.可達性分析演算法

目前主流的程式語言(java,C#等)的主流實現中,都是稱通過可達性分析(Reachability Analysis)來判定物件是否存活的。這個演算法的基本思路就是通過一系列的稱為“GC Roots”的物件作為起始點,從這些節點開始向下搜尋,搜尋所走過的路徑稱為引用鏈(Reference Chain),當一個物件到GC Roots沒有任何引用鏈相連(用圖論的話來說,就是從GC Roots到這個物件不可達)時,則證明此物件是不可用的。

在Java語言中,可作為GC Roots的物件包括下面幾種:

• 虛擬機器棧(棧幀中的本地變量表)中引用的物件。
• 方法區中類靜態屬性引用的物件。
• 方法區中常量引用的物件。
• 本地方法棧中JNI(即一般說的Native方法)引用的物件。

二.被GC判斷為”垃圾”的物件一定會回收嗎

即使在可達性分析演算法中不可達的物件,也並非是“非死不可”的,這時候它們暫時處於“緩刑”階段,要真正宣告一個物件死亡,至少要經歷兩次標記過程

如果這個物件被判定為有必要執行finalize()方法,那麼這個物件將會放置在一個叫做F-Queue的佇列之中,並在稍後由一個由虛擬機器自動建立的、低優先順序的Finalizer執行緒去執行它。這裡所謂的“執行”是指虛擬機器會觸發這個方法,但並不承諾會等待它執行結束,這樣做的原因是,如果一個物件在finalize()方法中執行緩慢,或者發生了死迴圈(更極端的情況),將很可能會導致F-Queue佇列中其他物件永久處於等待,甚至導致整個記憶體回收系統崩潰。

finalize()方法是物件逃脫死亡命運的最後一次機會,稍後GC將對F-Queue中的物件進行第二次小規模的標記,如果物件要在finalize()中成功拯救自己——只要重新與引用鏈上的任何一個物件建立關聯即可,譬如把自己(this關鍵字)賦值給某個類變數或者物件的成員變數,那在第二次標記時它將被移除出“即將回收”的集合;如果物件這時候還沒有逃脫,那基本上它就真的被回收了。

程式碼示例:

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();
        // 物件第一次成功拯救自己
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因為finalize方法優先順序很低,所以暫停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:(");
        }
        // 下面這段程式碼與上面的完全相同,但是這次自救卻失敗了
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因為finalize方法優先順序很低,所以暫停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:(");
        }
    }
}

執行結果:

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

SAVE_HOOK物件的finalize()方法確實被GC收集器觸發過,並且在被收集前成功逃脫了。另外一個值得注意的地方是,程式碼中有兩段完全一樣的程式碼片段,執行結果卻是一次逃脫成功,一次失敗,這是因為任何一個物件的finalize()方法都只會被系統自動呼叫一次,如果物件面臨下一次回收,它的finalize()方法不會被再次執行,因此第二段程式碼的自救行動失敗了。因為finalize()方法已經被虛擬機器呼叫過,虛擬機器都視為“沒有必要執行”。(即意味著直接回收)

《深入理解java虛擬機器 JVM高階特性與最佳實踐》周志明