55.垃圾标记阶段-引用计数算法、可达性分析算法

垃圾标记阶段算法包括引用计数算法和可达性分析算法。

1. 在进行垃圾回收之前，需要判断哪些对象是存活对象，哪些是死亡对象，只有被标记为死亡的对象才能够被回收。
2. 当一个对象已经不再被任何的存活对象继续引用的时候，就可以宣判为已经死亡。
3. 判断对象是否存活一般有两种方式：引用计数算法和可达性分析算法。
   

1.引用计数算法

1. 引用计数算法，会对每个对象都保存一个整型的引用计数器属性，用于记录对象被引用的情况。
2. 对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1；当引用失效的时候，对象A的引用计数器就减1。只要引用计数器的值为0，则表示对象A不可能再被使用，可以被回收。
   优点：实现简单、垃圾便于辨识；判定效率高，回收没有延迟。
   缺点：需要单独的字段存储计数器，额外的存储空间开销；需要更新计数器，伴随着加法和减法操作，带来时间开销；无法处理循环引用的情况。

由于无法处理循环引用的情况，所以JVM没有使用这种算法。

循环引用例子：

public class RefCountGC {
    //这个成员属性唯一的作用就是占用一点内存
    private byte[] bigSize = new byte[5 * 1024 * 1024];//5MB

    Object reference = null;

    public static void main(String[] args) {
        RefCountGC obj1 = new RefCountGC();
        RefCountGC obj2 = new RefCountGC();

        obj1.reference = obj2;
        obj2.reference = obj1;

        obj1 = null;
        obj2 = null;
        //显式的执行垃圾回收行为
        //这里发生GC，obj1和obj2能否被回收？ 能被回收，是因为JVM采用的不是引用计数算法。所以obj1和obj2能被回收。这里反向证明了JVM没有采用引用计数算法。
        System.gc();

        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上面的代码就存在循环引用的情况，将obj1和obj2设为null之后，堆区中的对象仍然会保持互相引用的情况，如果使用引用计数的方式就无法回收，因为对象obj1和obj2中的计数器都是1，是不能被回收的。

2.可达性分析算法

1. 别名：根搜索算法、追踪性垃圾收集(Tracing Garbage Collection)
2. 优点：实现简单，执行高效。而且能够解决循环引用的问题。
3. Java和C#都选择这种算法。
   
4. 从根对象集合(GC Roots)为起始点，按照从上至下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达。
5. 使用可达性分析算法后，内存中的存活对象都会被根对象集合直接或间接连接着，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)
6. 如果对象从根对象集合出发不可达，则被标记为垃圾对象；否则是存活对象
   
   可达性分析算法：
   如下图所示，从GC Roots出发，从上至下能够到达的对象，都是存活对象(蓝色)；灰色的对象是可回收对象，从GC Roots出发，不可达。
   

GC Roots可以是哪些元素？(面试常问)
要能够回答出前四个：

1. 虚拟机栈中对象的引用
2. 本地方法栈中JNI对象的引用
3. 方法区中类静态属性（类中的static变量）
4. 方法区中常量对象的引用（字符串常量池的引用）
   。。。
   
   简单的判断方法：如果一个指针，指向了堆内存里面的对象，但是自己又不存放在堆里面，那它就是一个Root。
   
   小技巧：如下图所示，在堆区外面的栈区、本地方法栈中指向堆区对象的引用；方法区中对堆区静态变量以及字符串常量的引用都是Root。注意静态变量和字符串常量池放到了堆区。
   概括的说就是：就是堆区外面的部分，只要是指向堆区内部的对象或者内容的变量，就都是Root。
   
   注意：要使用可达性分析算法判断内存是否可回收，那么分析工作必须在一个能保障一致性的快照中进行。为了保持一致性，GC的时候必须Stop The World。
   

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