【第四期】GC专题

我在某个技术群里发现很多人对GC的问题是最多的。确实，由于Java的GC经常会刷存在感（例如占用大量的CPU时间，full gc时直接失去响应），GC的问题就成了初级的Java程序员向中级程序员进步过程中不得不面对的一个问题。但是到目前为止，我还没有在网上看到一个系统的全面的针对Java GC进行总结的文章。我希望在我的公众号里专门针对Java GC做一下梳理。

这一期，我们先从Java的分代式GC讲起。

垃圾回收（Garbage Collection，GC），本质上是一种自动内存管理技术。我们知道在C或者C++语言中，内存的申请和释放是要通过程序员手动操作的，而在Java中，则不必这样做。这是因为Java语言可以自动GC。GC的意思是把不用的内存回收掉。

把分配到堆中那些不能通过程序引用的对象称为非活动对象，也就是死掉的对象，我们称为“垃圾”。因为我们期望让内存管理变得自动，我们就必须做两件事情： 1. 找到内存空间里的垃圾；2. 回收垃圾，让程序员能再次利用这部分空间 。只要满足这两项功能的程序，就是GC。不一定非得说是在某种语言的runtime里实现的才叫GC。（这句话的意思是，你完全可以自己为C++写一个内存管理模块，以第三方库的形式接管C++的内存申请和释放，这也是GC）

Java程序中的各个object之间的引用关系是一个带有明显方向性的关系。例如下面的例子：

public class Main {
    public static void main(String args[]){
        try {
            A a = new A();
            a.b = new B();
            a.c = new C();

            a.b.a = a;
            a.b.c = a.c;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class A {
    public B b;
    public C c;
}

class B {
    public A a;
    public C c;
}
class C {
    Runnable r;
}

我们创建了三个对象，如果某一个对象 x 引用了另一个对象 y，那我们就通过一条有向边把这两个对象的引用关系表示出来，那么上述程序就可以表示成：

大家可以看到，我们经过这样的抽象以后，就把对象之间的引用关系转换成了一个有向图。如果我们在原来的逻辑上，再增加一行语句：

  a.refB = new B();

这时，从 a 到 b 的引用就不存在了，而是转向了另外一个 B 的实例。那么这个 b 就不再被任何对象引用了，就可以标记为垃圾了（实际上，在这个例子中还是有一些细微的差别的，b并不会直接变成垃圾，这是因为从当前程序栈上还有一个指向b对象的隐含的引用。我们现在不必在意这些细节，以后会慢慢细化）

我们已经把对象之间的引用关系转换成了一个有向图，那么我们就可以使用图算法来处理内存管理领域的一些问题了。