简单介绍GC

码上积木

发布于 2021-04-16 10:28:09

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发布于 2021-04-16 10:28:09

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前言

上篇说到Handler的内存泄露，其实是因为主线程作为GC Root间接引用到了Handler。今天就来简单介绍下JVM中的GC，垃圾回收。

GC

GC，全程Garbage Collection，垃圾回收。

垃圾，就是内存中没有用的对象。

在Java中，我们无需手动释放内存，在JVM中有垃圾回收器自动帮我们回收。

JVM中如何决定对象是否可以回收

JVM中通过可达性分析算法来决定对象是否可以回收。

具体做法就是把内存中所有对象之间的引用关系看做一条关系链，

比如A持有B的引用，B持有C的引用。而在JVM中有一组对象作为GC Root，也就是根节点，然后从这些节点开始往下搜索，查看引用链，最后判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收。

为了方便大家理解，我画了一张图来说明：

很明显，ABCD四个引用都是GCRoot可达的，通俗点讲，就是跟GCRoot直接或间接有关系，有线连着的。而EF虽然直接连着线，但是他们和GCRoot是没关系的，也就是GCRoot不可达的对象组。

所以当GC发生的时候，EF就会被回收。

GC发生的内存区域

在说GC发生的内存区域之前，我们先聊聊JVM中的内存分配。

在JVM中，主要有内存分成了五个数据区域：

程序计数器：线程私有，主要用作记录当前线程执行的位置。
虚拟机栈：线程私有，描述Java方法执行的内存模型。
本地方法栈：线程私有，描述本地（native）方法执行的内存模型。
堆：存放对象实例。
方法区：存放类信息、常量、静态变量等

通过上面的介绍，我们了解到前三个都是线程私有，所以会随着线程的死亡而消失。

而后面两块内存区域，也就是堆和方法区是所有线程共有的，如果不处理可能内存就会一直增长，直到超出可用内存。所以需要借助GC机制对这些区域内的无用内存进行回收，特别是堆区的内存，因为堆区就是存储对象实例的。

GC发生的时机

那具体什么时候会被回收呢？主要有两种情况：

在堆内存中分配时，如果因为可用剩余空间不足导致对象内存分配失败，这时系统会触发一次 GC。
在应用层，开发者可以调用System.gc()来请求一次 GC。

GCRoot的类型

刚才说过了可达性分析算法，所以大家应该知道GCRoot的重要性了。

GCRoot，说白了就是JVM认证的可以作为老大的人选，只有这些对象是可以作为引用链的头头，掌管并保护着有用的引用。

在Java中，有以下几种对象可以被作为GCRoot，这些对象是不会被GC的：

Java 虚拟机栈（局部变量表）中的引用的对象。

这里又涉及到一个问题了，什么是局部变量表。

刚才说过虚拟机栈是用于支持方法调用或者执行的数据结构，具体是怎么操作的呢？

当某个方法被执行，就会在虚拟机栈中创建一个栈帧，也就是一个方法就对应着一个栈帧，栈帧会管理方法调用和执行所有的数据结构。

而栈帧中又分为几块存储空间，进行存储方法对应的不同的数据结构，比如局部变量表就是用于存储方法参数和方法内创建的局部变量。

所以这第一个GC Root 指得就是方法的参数或者方法中创建的参数。

public class GCTest {
    public static void test1(){
        //局部变量作为GCRoot
        GCRoot root=new GCRoot();
        System.gc();
    }
}

顺便说下栈帧中其他几个内存结构：

局部变量表：存储方法参数和方法内创建的局部变量
操作数栈：后入先出栈。当方法执行过程中，就会通过操作数栈来进行参数传递，又或者进行加数
动态连接：支持方法调用过程中的动态连接。
返回地址：在方法退出之后，都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行，方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息，用来帮助恢复它的上层方法的执行状态，而这个返回地址区域就是用于存储返回地址信息的。一般方法正常退出时，是可以将调用者的PC计数器值作为返回地址。
方法区中静态引用指向的对象。

这个很好理解，指得就是静态变量。

public class GCTest {
    private static GCRoot root2;
    public static void main(String[] args) {
        //静态变量作为GCRoot
        root2=new GCRoot();
        System.gc();        
    }
}

仍处于存活状态中的线程对象。

活着的线程，比如主线程，上一篇文章就说过Handler内存泄露的原因就是被主线程所引用，所以无法被回收。

 Thread root3=new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });

    public void test2(){
        //活着的线程作为GCRoot
        root3.start();
        System.gc();
    }