小课堂 | JVM内存模型（二） – 作者:jordanx

还记得齐安安老师曾经提到的JVM模型知识分享吗？JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

在上一篇小课堂中介绍到了垃圾回收算法。那么到底什么对象才算是一个垃圾对象？垃圾对象是怎样被GC回收的呢？

Q:GC是什么？

A:是指JAVA/.NET中的垃圾回收器（Garbage Collection），可以帮助程序员去控制内存的释放。当Java虚拟机（VM）或.NETCLR发觉内存资源紧张的时候，就会自动地去清理无用对象所占用的内存空间。

一、如何判定垃圾对象？

1、引用计数法（eference-counting）

算法思路：给每个被管理的对象关联一个引用计数器，计数器记录着该对象当前被引用的次数。每当有一个地方引用这个对象时，计数器就+1；每当指向该对象的引用失效时，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象都是不能再被使用的，即对象已“死”。

缺点：很难解决对象之间相互矛盾循环引用的状况。

代码示例：

从控制台输出的[PSYoungGen: 11596K->888K(76288K)]结果可见，GC没有因为test1、test2的互相引用就没有回收，JVM也没有用引用计数法来判断对象是否存活，是否需要被回收。

2、可达性分析算法(Reachability Analysis)

算法思路：通过一系列被称为引用链（GC Roots）的对象作为起始点，沿着这些节点向下搜索，所走过的路径称被为Reference Chain。当一个对象到 GC Roots 没有任何的引用链相连时，说明从 GC Roots 到这个对象不可达，证明此对象不可用。

下图为例：

对象Object5-7之间互相引用，但是与GC Roots之间并无可达性，因此可以被标记为垃圾对象，据此被判定为可回收对象。

在Java语言中，以下对象可以作为GC Roots：

◆ 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象

◆ 方法区中静态属性引用的对象

◆ 方法区中常量引用的对象

◆ 本地方法栈中(Native方法)引用的对象

在可达性分析算法中不可达的对象，也并非会被GC立刻回收，这时它们暂时处在“缓刑”阶段。一个对象的真正死亡，至少要经历两次标记过程，如果对象不可达，那它将会被第一次标记并进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。

Q:什么是finalize()方法？

A:finalize()方法在Object中进行了定义，用于在对象“消失”时，由JVMs进行调用，用于对对象进行垃圾回收，类似于C++中的析构函数，可以覆盖此方法提供垃圾收集时的其他资源；用户自定义时，用于释放对象占用的资源（比如进行I/0操作）

当对象没有覆盖finalize()方法或者finalize()方法已经被JVM调用过，虚拟机会将这两种情况都视为没有必要执行finalize()方法，此时的对象才是真正”死亡”的对象，即垃圾对象。

二、垃圾对象是如何被GC回收的？

当对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会被放置在一个叫做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Finalizer线程去执行它，触发finalize()方法。

finalize()方法是对象逃脱死亡的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记，如果对象在finalize()中成功拯救自己(只需要重新与引用链上的任何一个对象建立起关联即可)，那在第二次标记时它将会被移除出”即将回收”，如果对象这时候还是没有逃脱，那么它就是真的被回收了。

代码示例：

从控制台可以看出，在第一次finalize()方法被调用时，test对象重新可达，因此自救成功，没有被GC所回收；在第二次GC时，由于任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，相同的对象在逃脱一次后再次面临回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此逃脱失败，最终被GC回收。

三、本堂小结

本文对Java中使的垃圾回收算算法进行了图文举例说明。GC机制可以在程序性能调优、并发场景下垃圾回收造成性能瓶颈时，进行必要的监控和调节。希望以上这些信息可以更好的帮助程序员们排查出内存溢出、解决内存泄漏等问题，同时为大家带来一些技术上的启发。

也欢迎同学们随时与齐安安联系，分享和交流珍贵知识与宝贵经验！

参考资料

[1] GC回收 百度百科

https://baike.baidu.com/item/GC/66426?fr=aladdin

[2]《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》,周志明，2011年6月

[3]《可达性算法、Java引用 详解》简书，2018年3月

https://www.jianshu.com/p/8f5fa8288d9b

撰稿｜齐安安

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来源：freebuf.com 2020-12-25 10:43:30 by: jordanx