JVM系列--彻底搞清楚怎么确定一个对象是垃圾对象？

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如何确定一个对象是垃圾对象？

对于一部分人来说先搞清楚，对象与对象引用到底是什么区别？

Java是面向对象编程的语言，都说在Java世界里万事万物皆对象。

类的声明周期和对象的声明周期。关于类的声明周期请看：JVM系列——java文件到JVM中的整个过程

对象的生命周期

下面大致说说对象的生命周期。

创建阶段

在创建阶段有几个步骤完成对象的创建：

• 为对象分配存储空间
• 开始构造对象
• 从超类到子类对static成员进行初始化
• 超类成员变量按顺序初始化，递归调用超类的构造方法
• 子类成员变量按顺序初始化，子类构造方法调用

一旦对象被创建，并被分派给某些变量赋值，这个对象的状态就切换到了应用阶段

应用阶段

该对象应该至少被一个强引用持有着。

可以见阶段

当一个对象处于不可见阶段时，说明程序本身不再持有该对象的不论什么强引用，尽管该这些引用仍然是存在着的。简单说就是程序的运行已经超出了该对象的作用域了。

不可达阶段

对象处于不可达阶段是指该对象不再被不论什么强引用所持有。

与“不可见阶段”相比，“不可见阶段”是指程序不再持有该对象的不论什么强引用，这样的情况下，该对象仍可能被JVM等系统下的某些已装载的静态变量或线程或JNI等强引用持有着，这些特殊的强引用被称为”GC root”。存在着这些GC root会导致对象的内存泄露情况，无法被回收。

收集阶段

当垃圾回收器发现该对象已经处于“不可达阶段”而且垃圾回收器已经对该对象的内存空间又一次分配做好准备时，则对象进入了“收集阶段”。假设该对象已经重写了finalize()方法，则会去运行该方法的终端操作。

这里要特别说明一下：不要重载finazlie()方法！finial方法来自Object中。参考：

原因有两点：

• 会影响JVM的对象分配与回收速度

在分配该对象时，JVM需要在垃圾回收器上注冊该对象，以便在回收时可以运行该重载方法；在该方法的运行时需要消耗CPU时间且在运行完该方法后才会又一次运行回收操作，即至少需要垃圾回收器对该对象运行两次GC。

• 可能造成该对象的再次“复活”

在finalize()方法中，假设有其他的强引用再次持有该对象，则会导致对象的状态由“收集阶段”又又一次变为“应用阶段”。这个已经破坏了Java对象的生命周期进程，且“复活”的对象不利用兴许的代码管理。

终结阶段

当对象运行完finalize()方法后仍然处于不可达状态时，则该对象进入终结阶段。在该阶段是等待垃圾回收器对该对象空间进行回收。

对象空间又一次分配阶段

垃圾回收器对该对象的所占用的内存空间进行回收或者再分配了，则该对象彻底消失了，称之为“对象空间又一次分配阶段”。

Java对象的四大引用

先来了解对象的四大引用方式：

JDK从1.2开始增加了多种引用方式：软引用、弱引用、虚引用 。

强引用

    /**
     * /强引用
     */
    private void strangeReference() {
        String str = new String("");
        System.out.println(str);
        UserVo [] userVo = new UserVo[1000000000];
        System.out.println(userVo.toString());
    }

方法中就算内存不够了而导致OOM，也不会进行回收这种引用。也是我们平时对象使用方式最多的方式。

弱引用

/**
 * 软引用
 */
private void softReference() {
    Object obj = new Object();
    SoftReference<Object> sf = new SoftReference<Object>(obj);
    System.out.println(sf.toString());
}

如果一个对象具有软引用，内存足够GC就不会回收它，内存不足时就会回收这些对象的内存，故可以防止内存 泄露，增强代码的健壮性 。软引用用来实现内存敏感的高速缓存，比如说：网页缓存、图片缓存等。

软引用

    /**
     * 弱引用
     */
    private void weakReference() {
        String str = new String("abc");
        WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);
    }

弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在Java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。

经典实用案列java.langThreadLocal中

ThreadLocal相关请参考： ThreadLocal造成内存溢出OOM面试再问ThreadLocal，别说你不会 再谈ThreadLocal ThreadLocal 面试六连问，中高级必问

虚引用

    /**
     * 虚引用
     */
    private void phantomReference() {
        String str = new String("abc");
        ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>();
        PhantomReference<String> phantomRef = new PhantomReference<String>(str, rq);
    }

如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有引用一样，在任何时候都可以被垃圾回收期收回 作用：跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

如何确定一个对象是垃圾对象？

要想进行垃圾回收，得知道什么样的对象是垃圾。

引用计数法

对于某个对象而言，只要应用程序中持有该对象的引用，就说明对象不是垃圾，如果一个对象没有任何引用指向它，那么改对象就是垃圾对象。

在对象头处维护一个counter，每增加一次对该对象的引用计数器自加，如果对该对象的引用失联，则计数器自减。当counter为0时，表明该对象已经被废弃，不处于存活状态。这种方式一方面无法区分软、虛、弱、强引用类别。另一方面，会造成死锁，假设两个对象相互引用始终无法释放counter，永远不能GC。

弊端：如果一个对象A持有对象B，而对象B也持有一个对象A，那发生了类似操作系统中死锁的循环持有，这种情况下A与B的counter恒大于1，会使得GC永远无法回收这两个对象 。

可达性分析

通过一系列为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，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明该对象是不可用的。如果对象在进行可行性分析后发现没有与GC Roots相连的引用链，也不会理解死亡。它会暂时被标记上并且进行一次筛选，筛选的条件是是否与必要执行finalize()方法。如果被判定有必要执行finaliza()方法，就会进入F-Queue队列中，并有一个虚拟机自动建立的、低优先级的线程去执行它。稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记。如果这时还是没有新的关联出现，那基本上就真的被回收了。

那么那些点可以作为GC Roots呢？一般来说，如下情况的对象可以作为GC Roots：

1. 虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象
2. 方法区中的类静态属性引用的对象
3. 方法区中的常量引用的对象
4. 本地方法栈中JNI（Native方法）的引用的对象

对于大多数人来说主要是理解上面这四点。要通过这四点去反推，去领悟为什么能把他们当做GC Roots。把四点理解清楚了，理解的这GC Roots就简单了。