JVM：判斷一個Java物件是否存活

摘要： 前言 Java 在接下來的日子，我會推出一系列講解 JVM 的文章，具體如下；感興趣可持續關注 Carson_Ho的安卓開發筆記 示意圖 目錄 示意圖 1. 判斷方...

前言

Java

在接下來的日子，我會推出一系列講解 JVM 的文章，具體如下；感興趣可持續關注 ofollow,noindex">Carson_Ho的安卓開發筆記

目錄

1. 判斷方式

• 垃圾收集器對 Java 堆裡的物件 是否進行回收的判斷準則： Java 物件是存活 or 死亡

判斷物件為死亡才會進行回收

• 在 Java 虛擬機器中，判斷物件是否存活有2種方法：
  1. 引用計數法
  2. 引用鏈法（可達性分析法）

下面會進行詳細介紹。

2. 引用計數法

2.1 方式描述

Java

2.2 判斷物件存活準則

當計數器不為 0 時，判斷該物件存活；否則判斷為死亡（計數器 = 0）。

2.3 優點

• 實現簡單
• 判斷高效

2.4 缺點

• 無法解決 物件間相互迴圈引用 的問題

即該演算法存在判斷邏輯的漏洞

• 具體描述

<-- 背景 -->
// 物件objA 和 objB 都有欄位 name
// 兩個物件相互進行引用，除此之外這兩個人物件沒有任何引用
objA.name = objB；
objB.name = objA；

<-- 問題 -->
// 實際上這兩個物件已經不可能再被訪問，應該要被垃圾收集器進行回收
// 但因為他們相互引用，所以導致計數器不為0，這導致引用計數演算法無法通知垃圾收集器回收該兩個物件

正由於該演算法存在判斷邏輯漏洞，所以 Java 虛擬機器沒有采用該演算法判斷 Java 是否存活。

3. 引用鏈法（可達性分析法）

• 很多主流商用語言（如 Java 、 C# ）都採用 引用鏈法 判斷 Java 物件是否存活。
• 含3個步驟：
  1. 可達性分析
  2. 第一次標記 & 篩選
  3. 第二次標記 & 篩選

3.1 可達性分析

a. 方式描述

將一系列的 GC Roots 物件作為起點，從這些起點開始向下搜尋。

• 可作為 GC Root 的物件有：
  1. Java 虛擬機器棧（棧幀的本地變量表）中引用的物件
  2.本地方法棧 中 JNI 引用物件
  3.方法區 中常量、類靜態屬性引用的物件
• 向下搜尋的路徑 = 引用鏈

如下圖：

b. 判斷 物件是否可達 標準

當一個物件到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時，則判斷該物件不可達

沒有任何引用鏈相連 = GC Root 到物件不可達 = 物件不可用

特別注意

• 可達性分析 僅僅只是判斷物件是否可達，但還不足以判斷物件是否存活 / 死亡
• 當在 可達性分析 中判斷不可達的物件，只是“被判刑” = 還沒真正死亡

不可達物件會被放在”即將回收“的集合裡。

• 要判斷一個物件真正死亡，還需要經歷兩個階段：
  1. 第一次標記 & 篩選
  2. 第二次標記 & 篩選

3.2 第一次標記 & 篩選

• 物件 在 可達性分析中 被判斷為不可達後， 會被第一次標記 & 準備被篩選

a. 不篩選：繼續留在 ”即將回收“的集合裡，等待回收；

b. 篩選：從 ”即將回收“的集合取出

• 篩選的標準：該物件是否有必要執行 finalize() 方法
  1. 若有必要執行（人為設定），則篩選出來，進入下一階段（第二次標記 & 篩選）；
  2. 若沒必要執行，判斷該物件死亡，不篩選 並等待回收

當物件無 finalize() 方法 或 finalize() 已被虛擬機器呼叫過，則視為“沒必要執行”

3.3 第二次標記 & 篩選

當物件經過了第一次的標記 & 篩選，會被進行 第二次標記 & 準備被進行 篩選

a. 方式描述

該物件會被放到一個 F-Queue 佇列中，並由 虛擬機器自動建立、優先順序低的 Finalizer 執行緒去執行 佇列中該物件的 finalize()

1. finalize() 只會被執行一次
2. 但並不承諾等待 finalize() 執行結束。這是為了防止 finalize() 執行緩慢 / 停止 使得 F-Queue 佇列其他物件永久等待。

b. 篩選標準

在執行 finalize() 過程中， 若物件依然沒與引用鏈上的 GC Roots 直接關聯 或 間接關聯（即關聯上與 GC Roots 關聯的物件） ，那麼該物件將被判斷死亡，不篩選（留在”即將回收“集合裡） 並 等待回收

3.4 總結

3步驟 + 以下流程

4. 總結

• 本文全面講解判斷Java物件存活的方式
• 在接下來的日子，我會推出一系列講解 JVM 的文章，具體如下；感興趣可持續關注 Carson_Ho的安卓開發筆記

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