哦?原來這就是 JVM 垃圾!
大家都知道,JVM 有垃圾回收的機制,垃圾回收的前提是要知道:什麼是垃圾!然後再是如何識別垃圾!
什麼是垃圾
垃圾,本質上就是沒有引用的對象(們),下面來介紹兩種垃圾
1. 沒有引用指向的對象
下圖是對象間引用的狀態,從正常引用到引用斷開,這個 A 和 C 的引用斷開之後,C 就成了那個垃圾。
2. 沒有引用指向的一組對象
一個典型的案例如下圖,就是循環引用,這幾個對象看起來都有引用指向,但是其實他們只是一堆緊緊相擁的垃圾。
如何識別垃圾
上面介紹了什麼是垃圾,那要如何才能識別出垃圾呢?主要有兩種算法:
- 引用計數法
- 可達性分析法
1. 引用計數法
算法很簡單,就是在對象頭上加上被引用的次數,對象的被引用的次數為 0 之日,就是其成為垃圾之時!這個算法的優點是垃圾回收及時,只要對象被引用次數為 0,就可以回收了。
下圖是引用計數的示意圖,對象 A、B、C 都被引用了一次
如果 A 跟 C 的引用斷開,則 C 的引用次數減一,變為 0,此時 C 就是垃圾
引用計數法有個致命的缺點:那就是無法識別出循環引用!
下圖是一個循環引用,明明他們就是一堆垃圾,但是因為被引用次數都不為 0,引用計數法無法識別出他們是垃圾。
2. 可達性分析法
引用計數法的缺點過於致命,目前 JVM 採用的是另一種算法來識別垃圾:可達性分析法。
這個算法的基本思路就是:從一系列根對象(GC Roots
)開始,根據引用關係向下搜索,如果某個對象到 GC Roots
間沒有任何引用,則證明此對象是不可能再被使用的,也就是垃圾。
其示意圖如下,左邊綠色部分的對象,都可以連向 GC Roots
,所以他們都是存活的對象。而右邊灰色的部分,即使他們是循環引用,他們也跟 GC Roots
之間沒有連接路徑,所以灰色部分的對象是垃圾。
那麼,究竟是哪些對象能成為至高無上的 GC Roots
呢?以下是主要的 GC Roots
:
- 虛擬機棧中引用的對象,如各個線程調用的方法堆棧中的參數、局部變量等。
- 方法區中類的靜態屬性引用的對象,如類的引用類型的靜態變量。
- 方法區中常量引用的對象,如字符串常量池裡的引用。
- 本地方法棧中 JNI(Native 方法)引用的對象。
- 虛擬機內部的引用,如基本數據類型對應的 Class 對象,一些常駐的異常對象(比如
NullPointExcepiton
、OutOfMemoryError
)等,還有系統類加載器。
優點:解決引用計數器所不能解決的循環引用問題。
缺點:
- 耗時:因為需要從
GC Roots
開始逐個檢查引用; - STW:GC 過程中需要保證對象的引用關係不能發生變化,所以 GC 進行時必須停頓所有執行線程(STW:Stop The World)。
總結
第一部分我們介紹了什麼是垃圾:沒有任何引用指向的一個或多個對象。
第二部分介紹了如何識別垃圾,有兩種算法:
- 引用計數法:通過給對象添加被引用的次數來識別。優點是回收簡單及時;缺點是無法解決循環引用。
- 可達性分析法:從一系列根對象(
GC Roots
)開始,根據引用關係向下搜索,如果某個對象到GC Roots
間沒有任何引用,則此對象就是垃圾。優點是解決了循環引用;缺點是耗時和 STW。