什么样的 Java 对象会被当垃圾回收？

布满荆棘的人生 2023-01-03 11:25 180阅读 0赞

Java 是一门不需要自己手动控制内存释放的语言。那在程序运行中，它是如何判断哪些内存可以回收呢？

从 JVM 的实现角度总体来看

*  主要考虑的是堆内存区域的 Java 对象的回收
 *  一般使用可达性分析算法，通过 GC Roots 找到不可达对象进行回收
 *  回收对象时需要考虑对象被引用的强度
 *  回收对象前，会调用对象的 finalize() 方法，若在方法里把当前对象赋值给其他变量引用，会有且仅有一次避免被回收的机会

### **可回收内存区域** ###

JVM 在运行的内存分配区域包括线程私有和线程共享两大类。

**线程私有的内存区域**：

分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这三个区域，三者的生命周期与线程相同，即线程执行结束这三个区域的内存就可以被回收了。

**线程共享的内存区域**：

包括堆和方法区，这两部分内存是在程序执行中动态分配与回收的，具有不确定性，所以垃圾收集器主要关注这两部分区域的内存回收。

**绝大多数 Java 对象是在堆内存中分配的**；方法区中存放了 Class 信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据，排除大量动态类信息创建和卸载的情况，一般方法区内存回收的效率是很低的。**所以垃圾收集器最主要关注的是堆内存的回收。**

**方法区**的垃圾回收主要包含

1、**废弃的常量**，包括：字符串常量、接口 方法 和 字段的符号引用。

2、**不再使用的类**，满以下三个要求可以被回收但并非必然。

*  堆中不存在类及其子类的实例对象
 *  该类的加载器已被回收
 *  Class 对象未被引用，也无法反射访问

另外，**直接内存**不在 JVM 规范中定义的内存区域，使用 Unsafe 的 native 方法直接分配 (allocateMemory) 和释放 (freeMemory) 内存。nio 中通过在堆内存分配 DirectByteBuffer 对象，该对象可以操作直接内存，DirectByteBuffer 对象被回收后 gc 回收未释放的直接内存。

说到这，Java 对象的内存回收的问题，大致可以转变为「**如何判断堆中 Java 对象占用的内存可以被回收？**」，那得看下面具体的判断对象可回收的算法。

### **内存可回收的算法** ###

常见的判断对象可以被回收的算法有两种：

*  **引用计数算法**。理解起来很简单，对象里添加计数器，被引用计数加一，去除引用计数减一，计数为零的时刻就认为对象可以被回收。由于这种算法不好解决 Java 对象循环引用的问题，所以主流垃圾回收器不使用。
 *  **可达性分析算法**。这个算法的核心思想就是先找到内存中的所有根对象，即 "GC Roots"，然后根据引用关系搜索引用对象，未被查到的对象就是可以被回收的对象。

GC Roots，根对象包括：

*  虚拟机栈中引用的对象，如方法中的局部变量、参数等
 *  类的静态变量引用的对象
 *  常量引用的对象
 *  native 方法引用的对象
 *  JVM 内部引用，如基本类型的 Class 对象、异常对象、系统类加载器对象
 *  synchronized 锁住的对象
 *  JVM 内部的对象

### **细分引用类型** ###

为了提供类似缓存的能力，内存足够时不着急回收对象、解决对象一直被错误地引用导致的内存溢出等问题，JDK 1.2 开始将引用分了为了四种类型。

引用强度由强到弱，分别为

*  强引用(Strong Reference)：String s = new String("ConstXiong")，代码中直接的赋值，引用关系在对象不会被回收
 *  软引用(Soft Reference)：SoftReference 实现，系统发生内存溢出前，回收软引用对象
 *  弱引用(Weak Reference)：WeakReference 实现，下一次垃圾收集会回收掉即会回收弱引用对象
 *  虚引用(Phantom Reference)：PhantomReference 实现，对垃圾收集器回收内存行为没有影响，仅为了虚引用对象被回收时能收到系统通知

例如：ThreadLocal 中的 ThreadLocalMap 中的 Entry 就继承了 WeakReference 类，用来解决线程本地变量内存泄漏的问题。

### **最后一次逃离的机会** ###

对象被回收前会调用类的 finalize() 方法，在finalize() 方法中把当前对象赋值给其他变量引用，会有且仅有一次避免被回收的机会。

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