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java中如何判斷對象是否是垃圾

 更新時間：2023年04月27日 09:15:05   作者：索碼理  
這篇文章主要介紹了java中如何判斷對象是否是垃圾,Java有兩種算法判斷對象是否是垃圾：引用計數(shù)算法和可達性分析算法,需要的朋友可以參考下

Java會自動進行內(nèi)存管理，JVM會進行垃圾回收，哪它是怎么判定哪些是“垃圾”并決定“垃圾”的生死呢？

判斷對象是否為“垃圾”

Java有兩種算法判斷對象是否是垃圾：引用計數(shù)算法和可達性分析算法。

引用計數(shù)算法

引用計數(shù)(Reference Counting)算法就是給對象加一個引用計數(shù)器，當對象被引用，計數(shù)器加一；當引用失效時，計數(shù)器減一；當對象的引用計數(shù)器為0，對象就會被視為垃圾。

優(yōu)點：

簡單、判定垃圾效率高。

缺點：

  • 需要額外的空間存儲引用計數(shù)器
  • 每當一個引用被賦值給另一個引用時，引用計數(shù)器就要進行調整，增加了賦值語句時間
  • 會出現(xiàn)循環(huán)引用。比如，對象a引用了對象b，同時對象b也引用了對象a，這就導致兩個對象之間循環(huán)引用。對象a和對象b的引用都不為0，即使這兩個對象已經(jīng)沒有其他引用，由于它們的引用計數(shù)都大于0，所以它們就沒有辦法被回收。如果要解決這個問題就要引入額外機制，這樣效率又進一步降低了。

循環(huán)引用

引用計數(shù)算法在當前主流的JVM中已經(jīng)沒有再被使用了。

簡單的例子測試一下

public class ReferenceCountingTest {

    public Object instance = null;

    // 10M 占用內(nèi)存，便于分析
    private byte[] bytes = new byte[10*1024*1024];

    public static void main(String[] args) {
        ReferenceCountingTest objectA = new ReferenceCountingTest();
        ReferenceCountingTest objectB = new ReferenceCountingTest();

        //互相引用
        objectA.instance = objectB;
        objectB.instance = objectA;

        //切斷可達
        objectA = null;
        objectB = null;
        
        //強制進行垃圾回收
        System.gc();
    }
}

ReferenceCountingTest類中有一個10M的byte數(shù)組， 讓objectA.instance = objectB和objectB.instance = objectA導致objectA和objectB互相引用，如果采用引用計數(shù)法的話，這兩個對象是沒法辦法進行回收的，并且每個對象占用不少于10M的內(nèi)存空間。

在VM options 設置參數(shù) -XX:+PrintGC打印GC情況，來看下運行結果是怎樣的：

[GC (System.gc())  24381K->1106K(249344K), 0.0009894 secs]
[Full GC (System.gc())  1106K->957K(249344K), 0.0054511 secs]

從結果24381K->1106K可以看到內(nèi)存從24381K回收到1106K，回收的空間差不多就是objectA和objectB兩個對象占用的空間。這也從側面說明JVM不是采用引用計數(shù)算法判定對象是否存活的。

可達性分析算法

可達性分析算法思路是使用一系列根對象(GC Roots)作為起點，從根節(jié)點開始向下進行搜索，搜索過的路徑稱為引用鏈(Reference Chain)，如果某個對象到根節(jié)點沒有任何引用鏈相連或者說從根節(jié)點到這個對象不可達，則這個對象就被視為“垃圾”。

如上圖所示，白色橢圓形Object4、Object5、Object6之間雖然有關聯(lián)，但是由于沒有和GC Roots關聯(lián)，所以它們被判定為可回收對象。

在Java中有以下7種GC Roots：

  • 虛擬機棧(棧幀中的本地變量表)中引用的對象。比如：方法入?yún)?、局部變量?/li>
  • 方法區(qū)中常量引用的對象
  • 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象：Java類的引用類型靜態(tài)變量
  • 通過JNI調用本地代碼(nactive code)產(chǎn)生的JNI引用。包括JNI的局部變量或者全局變量
  • 被系統(tǒng)類加載器加載的類，這些類不會被回收。它們可以以靜態(tài)字段的方式去持有對象。
  • 所有被同步鎖(synchronized 關鍵)持有的對象
  • 被JVM保留用于特殊目的的對象。哪些對象被保留取決于虛擬機的實現(xiàn)，可能的有：系統(tǒng)類加載器、一些重要的異常類、做為異常類處理的被預分配對象或者一些自定義的類加載器。

以上8種GC Roots中前4個比較重要，在面試中也會經(jīng)常被問到，后3個了解一下即可。

可達性分析算法是目前在動態(tài)語言中使用最廣泛的算法，目前JVM判斷對象是否是垃圾用的都是這種算法。

垃圾的回收

Finalize方法

對象通過可達性分析算法被判定為可回收對象，也不是說對象一定要被回收，對象可以通過重寫finalize()方法獲得一次“免死”機會。當發(fā)生GC的時候，JVM會判斷可回收的對象是否調用過finalize()方法，如果調用過finalize()方法，對象將會被回收；反之，如果沒有調用過 finalize()方法，會將要調用finalize()方法的對象 F-Queue的隊列之中等待調用，在調用時如果對象重寫了finalize()方法，可以在finalize()方法中“托關系想辦法”讓自己和GC Roots搭上關系進行一次自我拯救，比如把自己（this關鍵字） 賦值給某個類變量或者對象的成員變量，對象就會從即將回收的列表中移除，這樣對象就完成了一次自我拯救。在執(zhí)行完finalize()方法后，還會再判斷一次對象是否可達，如果不可達，自我拯救失敗，最后還是要被回收的。

要注意的一點是：對象finalize()方法只會調用一次，如果對象自我拯救成功一次，當?shù)诙卧侔l(fā)生GC的時候會忽略調用對象的finalize()方法，最后都要被回收。這就是JVM世界的法則，只給對象一次不成為垃圾的機會，如果再次成為垃圾，不好意思那只能被回收了。所以機會只有一次，要好好抓住。

下面通過例子測試一下對象的自我拯救：

public class FinalizeGC {
    private static Object instance;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        instance = new FinalizeGC();

        instance = null;
        //進行第一次垃圾回收
        System.gc();
        //休眠1s
        Thread.sleep(1000);
        if (instance != null) {
            System.out.println("I'm still alive.");
        }else {
            System.out.println("I'm dead.");
        }

        
        instance = null;
        //進行第二次垃圾回收
        System.gc();
        //休眠1s
        Thread.sleep(1000);
        if (instance != null) {
            System.out.println("I'm still alive.");
        }else {
            System.out.println("I'm dead.");
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("Override finalize method execute");
        instance = this;
    }    
}

運行結果：

Override finalize method execute
I'm still alive.
I'm dead.

從運行結果可以看到對象只被自我拯救一次，第二次自我拯救失敗。

讓線程休眠Thread.sleep(1000)1s是因為F-Queue的隊列中的finalize()方法，會由一條由虛擬機自動建立的、低調度優(yōu)先級的Finalizer線程去執(zhí)行它們，休眠是為了等待Finalizer線程去執(zhí)行finalize()方法。

把Thread.sleep(1000)注釋掉連續(xù)執(zhí)行多次，你可能會看到如下情況：

Override finalize method execute
I'm dead.
I'm dead.

或者

I'm dead.
Override finalize method execute
I'm dead.

出現(xiàn)上面的原因是finalize()方法執(zhí)行緩慢，對象還沒有自我拯救就會回收了。所以finalize()方法最好不要使用，太不可靠了，也不要想著用finalize()方法進行自我拯救，finalize()能做的所有工作，使用try-finally或者其他方式都可以做得更好、更及時。

方法區(qū)回收

方法區(qū)的垃圾收集主要回收兩部分內(nèi)容：廢棄的常量和不再使用的類型?；厥諒U棄常量與回收Java堆中的對象非常類似。舉個常量池中字面量回收的例子，假如一個字符串“suncodernote”曾經(jīng)進入常量池中，但是當前系統(tǒng)又沒有任何一個字符串對象的值是“suncodernote”，換句話說，已經(jīng)沒有任何字符串對象引用常量池中的“suncodernote”常量，且虛擬機中也沒有其他地方引用這個字面量。如果在這時發(fā)生內(nèi)存回收，而且垃圾收集器判斷確有必要的話，這個“suncodernote”常量就將會被系統(tǒng)清理出常量池。常量池中其他類（接口）、方法、字段的符號引用也與此類似。

判定一個常量是否“廢棄”還是相對簡單，而要判定一個類型是否屬于“不再被使用的類”的條件就比較苛刻了，必須同時滿足以下的條件（僅僅是可以，不代表必然，因為還有一些參數(shù)可以進行控制）：

  1. 該類所有的實例都已經(jīng)被回收，也就是堆中不存在該類的任何實例。
  2. 加載該類的 ClassLoader 已經(jīng)被回收。
  3. 該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法.
  4. 參數(shù)控制：-Xnoclassgc參數(shù)可以禁用類的垃圾收集(GC)，這可以節(jié)省一些GC時間，從而縮短應用程序運行期間的中斷

到此這篇關于java中如何判斷對象是否是垃圾的文章就介紹到這了,更多相關java判斷垃圾內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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