JVM 如何确定对象已死

在Java堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例，GC前，第一件事情就是确定这些对象中哪些嗨“存活”着，哪些已经“死去”(即不可能再被使用的对象)。

引用计数算法

一个常用的算法是这样的：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它的时候，这个计数器+1；当引用失效的时候，这个计数器-1.当计数器=0的时候，则说明这个对象不可能再被使用。这个叫“引用计数算法”（Reference Counting）。

客观地说，RC算法的实现简单，效率也很高，在大部分情况下它都是一个不错的算法(Objective-C中就使用它来管理内存)。然后JVM中却没有使用它来管理内存，其中最主要的原因就是RC算法无法处理循环引用的问题（还有一个问题就是频繁的更新引用计数会降低运行效率）。

可达性分析算法

在主流的商业程序语言（Java、C#、甚至古老的Lisp）的主流实现中，都是通过可达性分析（Reachability Analysis）来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路是：通过一系列的称为“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（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没用任何引用链相连时（从图论的角度来看，就是GC Roots到这个对象不可达），则说明这个对象是不可用的。如下图所示，，对象object5、object6、objectt7虽然互相关联，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们会被判定是可回收对象。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；
本地方法栈中JNI（即一般说的native方法）引用的对象；(ps.栈中数据不受GC影响)
方法区中类静态属性引用的对象；
方法区中常量引用的对象；

再谈引用

无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法来判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与“引用”有关。在JDK1.2之前，Java中的引用的定义很传统：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用。这种定义很纯粹，但是太过狭隘，一个对象在这种定义下只有被引用或者没有被引用2种状态，对于一些“食之无味，弃之可惜”的对象就显得无能为力。我们希望能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能够保存在内存中；如果内存空间在进行GC后非常紧张，则可以抛弃这些对象。很多系统的缓存功能都符合这样的场景。

在JDK1.2后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4种，这4种引用的引用强度逐渐减弱。

类型	作用
`强引用`	就是指在代码中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()”这类的引用，只要强引用还存在，GC永远不会回收它们；
`软引用`	用来描述一些还有用但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之内进行二次GC。如果这次GC后还没有足够的内存，才会抛出OOM异常。在JDK1.2后，提供了SoftReference类来实现软引用；
`弱引用`	也是用来描述非必需的对象的，但是它的强度比弱引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次GC之前。当GC的时候，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK1.2后，提供了WeakReference类来实现弱引用；
`虚引用`	也称为幽灵或者幻影引用。它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过一个虚引用来取得一个对象实例。为一个对象引入虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被回收器回收之前收到一个系统通知。在JDK1.2后，提供了PhantomReference类实现虚引用。

生存还是死亡

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经过两次标记过程：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并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。然后这个对象会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的、低优先级的Finalize线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不会承诺会等待它运行结束，原因是如果一个对象的finalize()方法执行缓慢，或者发生了死循环，将很可能导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象在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，比如把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那么在第二次标记的时候它将被移除“即将回收”的队列；如果这个对象这个时候还没有逃脱，那基本上它就真的被回收了。来看演示代码。

package com.archerda.oom;
/**
 * 代码演示的目的有2：1
 *  1.对象可以在GC的时候自救；
 *  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调用一次
 *
 * Created by Archerda on 15/9/21.
 */
public class FinalizeEscapeGC {
    public static Object SAVE_HOOK = null;
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable{
        super.finalize();
        System.out.println("finalize method executed.");
        FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this; // 拯救自己
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500); // 因为finalize线程的优先级很低，所有暂停0.5s来等地它
        if(SAVE_HOOK != null) {
            System.out.println("Yes, I'm still alive.");
        } else {
            System.out.println("No, I'm dead.");
        }
    }
}

运行结果：

1 2	finalize method executed. Yes, I'm still alive.

从上面的运行结果可以看出，SAVE_HOOK对象的finalize()方法确实被垃圾回收器触发过，并且在回收之前成功逃脱了。

如果我们把FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this 注释掉，那么运行结果：

1 2	finalize method executed. No, I'm dead.

这个时候SAVE_HOOK没有重新关联到引用链中，所以没有逃脱GC的回收。

还有个现象，我们把上面代码的main()方法改下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500); // 因为finalize线程的优先级很低，所有暂停0.5s来等地它
        if(SAVE_HOOK != null) {
            System.out.println("Yes, I'm still alive.");
        } else {
            System.out.println("No, I'm dead.");
        }
        // 下面这段代码与上面的完全一样，但是这次自救却失败了
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500); // 因为finalize线程的优先级很低，所有暂停0.5s来等地它
        if(SAVE_HOOK != null) {
            System.out.println("Yes, I'm still alive.");
        } else {
            System.out.println("No, I'm dead.");
        }
    }

运行结果：

1
2
3

finalize method executed.
Yes, I'm still alive.
No, I'm dead.

代码中有两段完全一样的代码片段，执行结果却是一次逃脱成功，一次逃脱失败。这时因为一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调通一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行动失败。也就是说，对象只能自救一次。

值得注意的是，建议大家尽量避免使用finalize()方法。因为他不是C/C++中的析构函数，而是Java刚诞生的时候为了使C/C++程序员更容易接受它所做出的一个妥协。它的运行代价高昂、不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序。有些教材中描述它适合做“关闭外部资源”之类的工作，这完全是对这个方法用途的一种安慰，finalize()方法能做的所有工作，使用try-catch或者其他方式都可以做的更好、更及时。所以，忘记这个方法吧！！！

回收方法区

很多人认为方法区（或者说HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾回收的，Java虚拟机规范中确实说过可以不要求虚拟机在方法区中实现垃圾回收，而且在方法区中进行垃圾回收的“性价比”一般比较低：在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾回收一般可以回收70%~95%的空间，而永久代中的垃圾收集效率却远低于此。

永久代中的垃圾回收主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。以常量池中字面量的回收为例：假如一个字符串“abc”已经进入常量池了，当时当前系统没有任何一个String对象是叫做“abc”，也没有其他地方引用了这个字面量，如果这时发生了GC，而且必要的话，这个“abc”常量就回被系统清理出常量池。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。

判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否“无用”的条件则要苛刻很多。类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”：

该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例；
加载该类的ClassLoader已经被回收；
该类队形的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，这里所说的“可以”，而并不是和对象一样，对象的是不使用了就必然会回收。

在大量使用反射、动态代理、CGLib等字节码技术框架、动态生成JSP以及OSGi这类频繁自定义ClassLoader的场景都需要虚拟机具备卸载类的功能，以保证虚拟机永久代不会溢出。

引用计数算法

可达性分析算法

再谈引用

生存还是死亡

回收方法区

参考文档