【JVM】自动内存管理机制《三》---对象的生死判定和算法详解

本文深入探讨Java虚拟机中对象的存活判定标准与回收算法,包括引用计数器算法的局限性、循环引用问题及可达性分析算法的实现。理解GC Roots对象及其在垃圾回收中的角色。

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目录

导读

 对象存活判定标准

对象存活判定标准:

对象回收标准:

 对象存活判定算法

引用计数器算法

循环引用的问题

运行的结果:

可达性分析算法

小结


导读

 上篇博客我们已经讲了Java内存运行时区域的各个部分,其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域是线程私有,也就是生死随着线程。接下来本篇博客着重讲:如何自动管理内存,今天解决第三个问题,第三个问题有些复杂,详细会按以下思路讲解-:如何自动管理的?谁管理的?答案是:对象的生死判定和回收垃圾收集器来管理的

接下来按下面的顺序讲述:

 内存回收机制

     *  对象存活判定算法

     * 垃圾收集算法

     *  垃圾收集器(对垃圾收集算法的实现)

 内存分配与回收策略

     * 原则

 对象存活判定标准

如果要讲对象存活判定算法,首先要讲的是:对象是否存活的标准,那么算法就很简单,对象存活判定算法就是对这个标准的代码实现。但大家要区分存活标准和回收标准的区别,并不是没死就不会被回收,就像你生活中一个物品不经常用,或者很少用,那么你就可能会选择丢掉啊。或者你觉得这个物品带给你的价值已经大于他的某些弊端,那么你就会丢掉。

对象存活判定标准:

一个对象“死去”,就以为着不可能再被任何途径使用的对象。无任何引用!


我们已经知道在jvm中,一个对象是否存活,只需要看是否被引用。什么是引用:如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址,那么就称为这块内存代表一个引用。这种定义很纯粹,但太过狭隘,只有被引用或者没被引用两种状态。

为什么说它狭隘?生活中的而也是,当一个物品对我们来说可有可无,如果家里有地方放那就留下,实在无可奈何才会把它仍掉,这个时候用垃圾和不是垃圾两个状态就有些狭隘啦!所以我们如何描述一些“食之无味,弃之可惜”的对象呢??所以再jdk1.2之后,Java对引用的概念进行了扩充,分为:强引用(Strong Reference).软引用(Soft Reference),弱引用(Phantom Reference),虚引用(Phantom Reference),4种,引用强度依次减弱。代码实践对比大家可以参考这篇博客:JAVA四种引用方式对比总结 附测试demo

对象回收标准:

 对象存活判定算法

 上面说了对象存活判定的标准,那么对象存活判定算法就是对标准的代码实现


引用计数器算法

引用计算器判断对象是否存活的算法是这样的:给每一个对象设置一个引用计数器,每当有一个地方引用这个对象的时候,计数器就加1,与之相反,每当引用失效的时候就减1。

优点:实现简单、性能高。

缺点:增减处理频繁消耗cpu计算、计数器占用很多位浪费空间、最重要的缺点是无法解决循环引用的问题

因为引用计数器算法很难解决循环引用的问题,所以主流的Java虚拟机都没有使用引用计数器算法来管理内存。

循环引用的问题

public class ReferenceDemo {
    public Object instance = null;
    private static final int _1Mb = 1024 * 1024;
    private byte[] bigSize = new byte[10 * _1Mb]; // 申请内存
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(String.format("开始:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024)));
        ReferenceDemo referenceDemo = new ReferenceDemo();
        ReferenceDemo referenceDemo2 = new ReferenceDemo();
        referenceDemo.instance = referenceDemo2;
        referenceDemo2.instance = referenceDemo;
        System.out.println(String.format("运行:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024)));
        referenceDemo = null;
        referenceDemo2 = null;
        System.gc(); // 手动触发垃圾回收
        System.out.println(String.format("结束:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024)));
    }
}

运行的结果:

开始:178 M
运行:157 M
结束:181 M

从结果可以看出,虚拟机并没有因为相互引用就不回收它们,也侧面说明了虚拟机并不是使用引用计数器实现的。

可达性分析算法

在主流的语言的主流实现中,比如Java、C#、甚至是古老的Lisp都是使用的可达性分析算法来判断对象是否存活的。

这个算法的核心思路就是通过一些列的“GC Roots”对象作为起始点,从这些对象开始往下搜索,搜索所经过的路径称之为“引用链”。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连的时候,证明此对象是可以被回收的。如下图所示:

 

在Java中,哪些对象可作为GC Roots对象:

  • Java虚拟机栈中的引用对象。
  • 本地方法栈中JNI(既一般说的Native方法)引用的对象。
  • 方法区中类静态常量的引用对象。
  • 方法区中常量的引用对象。

小结

 到这里我们已经知道啦对象存在哪?【JVM】自动内存管理机制《一》---内存划分及异常可能情况;内存区域为何划分?【JVM】自动内存管理机制《二》---- 内存区域为何划分,以什么原则划分,为何自动管理?;如何判定是否是垃圾,何时回收?【JVM】自动内存管理机制《三》---对象的生死判定和算法详解;接下来就是谁来回收?就是接下来要讲的垃圾收集算法,和垃圾收集器?【JVM】自动内存管理机制《三》---垃圾收集器(索命黑白无常回收垃圾对象),小手手点个赞呗~

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