jvm(6) -- 如何判定对象为垃圾对象(是否存活)

╰+攻爆jí腚メ 2023-06-26 03:29 39阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1、引用计数算法(Reference Counting)
 *  2、可达性分析算法(GC Roots Analysis)：
 *  3.finalize()方法最终判定对象是否存活
 *   *  1).第一次标记并进行一次筛选。
     *  2).第二次标记

> 转载 [https://blog.csdn.net/anyway8090/article/details/94297020][https_blog.csdn.net_anyway8090_article_details_94297020]

堆中几乎存放着Java世界中所有的对象实例，垃圾收集器在对堆回收之前，第一件事情就是要确定这些对象哪些还“存活”着，哪些对象已经“死去”(即不可能再被任何途径使用的对象)。

# 1、引用计数算法(Reference Counting) #

很多教科书判断对象是否存活的算法是这样的：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加1；当引用失效时，计数器减1；任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。  
引用计数算法的实现简单，判断效率也很高，在大部分情况下它都是一个不错的算法。但是Java语言中没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的一个原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。  
例如：  
在testGC()方法中，对象objA和objB都有字段instance，赋值令objA.instance=objB及objB.instance=objA，除此之外这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象都已经不能再被访问，但是它们因为相互引用着对象方，异常它们的引用计数都不为0，于是引用计数算法无法通知GC收集器回收它们。  
打印GC详细信息：  
\-XX:+PrintGCDetails  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
idea配置: Run -> Run configurations -> java应用名 -> arguments ->VM arguments，加入jvm参数就行

输入VM arguments参数：

> `-Xms20m --jvm堆的最小值`  
> \-`Xmx20m --jvm堆的最大值`  
> `-XX:+PrintGCTimeStamps -- 打印出GC的时间信息`  
> \-`XX:+PrintGCDetails --打印出GC的详细信息`  
> \-`verbose:gc --开启gc日志`  
> \-`Xloggc:d:/gc.log -- gc日志的存放位置`  
> \-`Xmn10M -- 新生代内存区域的大小`  
> \-`XX:SurvivorRatio=8 --新生代内存区域中Eden和Survivor的比例`

/** * 执行后，objA和objB会不会被GC呢？ */
    public class ReferenceCountingGC { 
     
        public Object instance = null;
     
        /** * 这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便能在GC日志中看清楚是否被回收过 */
        private byte[] bigSize = new byte[2 * 1024 * 1024];
     
        public static void main(String[] args) { 
            ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
            ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
            objA.instance = objB;
            objB.instance = objA;
     
            objA = null;
            objB = null;
     
            //假设在这行发生了GC，objA和ojbB是否被回收
            System.gc();
            //1.8采用Parallel GC
        }
    }

\[GC (Allocation Failure) \[DefNew: 3707K->512K(4928K), 0.0041893 secs\] 3707K->1214K(15872K), 0.0042359 secs\] \[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs\]  
\[Full GC (System.gc()) \[Tenured: 702K->1216K(10944K), 0.0039473 secs\] 5529K->1216K(15872K), \[Metaspace: 2223K->2223K(4480K)\], 0.0039998 secs\] \[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs\]  
Heap  
def new generation total 4992K, used 45K \[0x04600000, 0x04b60000, 0x09b50000)  
eden space 4480K, 1% used \[0x04600000, 0x04612f10, 0x04a60000)  
from space 512K, 0% used \[0x04a60000, 0x04a60000, 0x04ae0000)  
to space 512K, 0% used \[0x04ae0000, 0x04ae0000, 0x04b60000)  
tenured generation total 10944K, used 1216K \[0x09b50000, 0x0a600000, 0x14600000)  
the space 10944K, 11% used \[0x09b50000, 0x09c80108, 0x09c80200, 0x0a600000)  
Metaspace used 2228K, capacity 2280K, committed 2368K, reserved 4480K

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在运行结果中可以看到：  
GC日志中包含"3707K->512K"，老年代从3707K(大约3.5M，其实就是objA与objB)变为了512K，意味着虚拟并没有因为这两个对象相互引用就不回收它们，这也`证明虚拟机并不是通过通过引用计数算法来判断对象是否存活的`。  
大家可以看到对象进入了老年代，  
但是大家都知道，对象刚创建的时候是分配在新生代中的，要进入老年代默认年龄要到了new objA才行，但这里objA与objB却进入了老年代。  
这是因为Java堆区会动态增长，刚开始时堆区较小，对象进入老年代还有一规则，当Survior空间中同一代的对象大小之和超过Survior空间的一半时，对象将直接进行老年代。

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# 2、可达性分析算法(GC Roots Analysis)： #

`主流用这个判断。`

在主流的商用程序语言中(Java和C\#)，都是使用可达性分析算法判断对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列名为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，下图对象object5, object6, object7虽然有互相判断，但它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会判定为是可回收对象。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
在Java语言里，可作为GC Roots对象的包括如下几种：

*  a.虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象
 *  b.方法区中的类静态属性引用的对象
 *  c.方法区中的常量引用的对象
 *  d.本地方法栈中JNI的引用的对象

# 3.finalize()方法最终判定对象是否存活 #

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历再次标记过程。

标记的前提是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。

## 1).第一次标记并进行一次筛选。 ##

筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。  
当对象没有覆盖finalize方法，或者finzlize方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”，对象被回收。

## 2).第二次标记 ##

如果这个对象被判定为有必要执行finalize（）方法，那么这个对象将会被放置在一个名为：F-Queue的队列之中，并在稍后由一条虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待它运行结束。这样做的原因是，如果一个对象finalize（）方法中执行缓慢，或者发生死循环（更极端的情况），将很可能会导致F-Queue队列中的其他对象永久处于等待状态，甚至导致整个内存回收系统崩溃。

Finalize（）方法是对象脱逃死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记，如果对象要在finalize（）中成功拯救自己----只要重新与引用链上的任何的一个对象建立关联即可，譬如把自己赋值给某个类变量或对象的成员变量，那在第二次标记时它将移除出“即将回收”的集合。如果对象这时候还没逃脱，那基本上它就真的被回收了。

流程图如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhaWR1XzIxMzQ5NjM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

/** * 此代码演示了两点 * 1、对象可以在被GC时自我拯救 * 2、这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只能被系统自动调用一次。 */
    public class FinalizeEscapeGC { 
        public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
     
        public void isAlive() { 
            System.out.println("yes, I am still alive");
        }
     
        protected void finalize() throws Throwable { 
            super.finalize();
            System.out.println("finalize method executed!");
            FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
        }
     
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
            SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
     
            //对象第一次成功拯救自己
            SAVE_HOOK = null;
            System.gc();
     
            //因为finalize方法优先级很低，所有暂停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 QAQ!");
            }
     
            //-----------------------
            //以上代码与上面的完全相同,但这次自救却失败了！！！
            SAVE_HOOK = null;
            System.gc();
     
            //因为finalize方法优先级很低，所有暂停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 QAQ!");
            }
        }
    }

> 输出：  
> finalize method executed!  
> yes, I am still alive  
> no ,I am dead QAQ!

理解这篇文章，还要有对finalize的认识:  
推荐文章: [java finalize方法总结、GC执行finalize的过程][java finalize_GC_finalize]

从结果可以看出，SAVE\_HOOK对象的finalize()方法确实被GC收集器触发过，并且在被收集前成功逃脱了。  
注意：任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行动失败了。 并且建议大家尽量避免使用它 。

--------------------

完

[https_blog.csdn.net_anyway8090_article_details_94297020]: https://blog.csdn.net/anyway8090/article/details/94297020
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[java finalize_GC_finalize]: https://www.cnblogs.com/Smina/p/7189427.html