[ JVM ] GC 原理与介绍

GC roots如何判断对象不可达

##引用计数法

引用计数法就是如果一个对象没有被任何引用指向，则可视之为垃圾。这种方法的缺点就是不能检测到环的存在。

##根搜索算法
这是目前主流的虚拟机都是采用 GC Roots Tracing 算法，比如 Sun 的 Hotspot 虚拟机便是采用该算法。 该算法的核心算法是从GC Roots 对象作为起始点，利用数学中图论知识，图中可达对象便是存活对象，而不可达对象则是需要回收的垃圾内存。这里涉及两个概念，一是 GC Roots，一是可达性。

GCroots 的节点：全局性的引用（常量或静态属性）与执行上下文（例如栈帧中的局部变量表中）
那么可以作为 GC Roots 的对象（见下图）：

• 虚拟机栈的栈帧的局部变量表所引用的对象；
• 本地方法栈的JNI所引用的对象；
• 方法区的静态变量和常量所引用的对象；

关于可达性的对象，便是能与GC Roots构成连通图的对象

根搜索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。

Tracing GC的根本思路就是：给定一个集合的引用作为根出发，通过引用关系遍历对象图，能被遍历到的（可到达的）对象就被判定为存活，其余对象（也就是没有被遍历到的）就自然被判定为死亡。注意再注意：tracing GC的本质是通过找出所有活对象来把其余空间认定为“无用”，而不是找出所有死掉的对象并回收它们占用的空间。 
GC roots这组引用是tracing GC的起点。要实现语义正确的tracing GC，就必须要能完整枚举出所有的GC roots，否则就可能会漏扫描应该存活的对象，导致GC错误回收了这些被漏扫的活对象。

这就像任何递归定义的关系一样，如果只定义了递推项而不定义初始项的话，关系就无法成立——无从开始；而如果初始项定义漏了内容的话，递推出去也会漏内容。

那么分代式GC对GC roots的定义有什么影响呢？ 
答案是：分代式GC是一种部分收集（partial collection）的做法。在执行部分收集时，从GC堆的非收集部分指向收集部分的引用，也必须作为GC roots的一部分。 
具体到分两代的分代式GC来说，如果第0代叫做young gen，第1代叫做old gen，那么如果有minor GC / young GC只收集young gen里的垃圾，则young gen属于“收集部分”，而old gen属于“非收集部分”，那么从old gen指向young gen的引用就必须作为minor GC / young GC的GC roots的一部分。 
继续具体到HotSpot VM里的分两代式GC来说，除了old gen到young gen的引用之外，有些带有弱引用语义的结构，例如说记录所有当前被加载的类的SystemDictionary、记录字符串常量引用的StringTable等，在young GC时必须要作为strong GC roots，而在收集整堆的full GC时则不会被看作strong GC roots。

换句话说，young GC比full GC的GC roots还要更大一些。如果不能理解这个道理，那整个讨论也就无从谈起了。