JVM如何判断一个对象是否存活?

本文深入探讨了JVM如何判断对象是否存活,包括两次标记过程和finalize()方法的作用。同时,详细解析了Java中的四种引用类型:强引用、软引用、弱引用和虚引用,以及它们在垃圾回收中的行为特点。

前言

深入浅出Java虚拟机(三)——初识JVM的垃圾回收机制 中我们介绍了如何判断对象已死的两种算法,分别是引用计数法和可达性分析法。

本文我们再来详细说明一下JVM中判断对象是否、存活的相关细节。

finalize()方法的执行条件

即使在可达性分析算法中判定为不可达的对象, 也不是“非死不可”的, 这时候它们暂时还处于“缓刑”阶段, 要真正宣告一个对象死亡, 至少要经历两次标记过程:

第一次标记

如果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, 那它将会被第一次标记, 随后进行一次筛
选, 筛选的条件是此对象是否有必要执行**finalize()**方法。
没有必要:
假如对象没有覆盖finalize()方法, 或者finalize()方法已经被虚拟机调用过, 那么虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

有必要

如果这个对象被判定为确有必要执行finalize()方法, 那么该对象将会被放置在一个名为F-Queue的 队列之中, 并在稍后由一条由虚拟机自动建立的、低调度优先级的Finalizer线程去执行它们的finalize() 方法。 finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后收集器将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记, 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一个对象建立关联即可,譬如把自己 (this关键字) 赋值给某个类变量或者对象的成员变量, 那在第二次标记时它将被移出“即将回收”的集合; 如果对象这时候还没有逃脱,那基本上它就真的要被回收了。

image-20210807102538217

一次对象自我拯救的演示

看如下代码:

/**
* 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()方法最多只会被系统自动调用一次
*/
public class FinalizeEscapeGC {
   
   
    public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK=null;

    public void isAlive(){
   
   
JVM 判断对象是否存活主要有两种方法,分别是引用计数算法和可达性分析算法。 ### 引用计数算法 在对象中添加一个引用计数器,每有一个地方引用它,计数器的值加 1;当引用失效时,计数器的值减 1。任何时刻计数器为 0 的对象就是不再被使用的对象。不过,该算法很难解决对象之间相互循环引用的问题,可能会导致内存泄漏。例如以下 Java 代码: ```java public class ReferenceCountingTest { private Object instance; public ReferenceCountingTest() { byte[] b = new byte[20 * 1024 * 1024]; } public static void main(String[] args) { ReferenceCountingTest m1 = new ReferenceCountingTest(); ReferenceCountingTest m2 = new ReferenceCountingTest(); m1.instance = m2; m2.instance = m1; m1 = null; m2 = null; System.gc(); } } ``` 在这个例子中,`m1` 和 `m2` 相互引用,即使栈对它们的引用断开,由于计数器不为 0,引用计数算法无法回收它们[^1][^4]。 ### 可达性分析算法 这是主流商用程序语言(如 Java、C#)判断对象是否存活的常用方法。其基本思路是以一系列称为“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。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,说明此对象是不可用的,将会被判定为可回收的对象。在 Java 语言中,能被认为是 GC Roots 的对象包括以下几种: 1. 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象; 2. 本地方法栈中 JNI(Native 方法)引用的对象; 3. 方法区中类静态属性引用的对象; 4. 方法区中常量引用的对象; 5. 所有被同步锁(synchronized 关键字)持有的对象[^2][^3][^4][^5]。 要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程。如果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,那它将会被第一次标记,随后进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行 `finalize()` 方法。若有必要执行(即重写该方法),则筛选出来进入下一阶段(第二次标记和筛选);若没有必要(没有 `finalize()` 方法或者方法已经被执行过),则判断对象死亡。第二次标记时,对象会被放在一个 F-queue 队列中,并由虚拟机自动建立优先级较低的 Finalizer 线程去执行该对象中的 `finalize()` 方法。`finalize()` 方法只会被执行一次,实际上并不承诺完成整个方法(防止方法执行缓慢或停止导致队列其他对象永久等待)。筛选标准是在执行 `finalize()` 方法后,如果该对象仍然没有跟 GC Roots 发生关联,就留在“即将回收”集合中等待回收[^2][^4]。
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