JVM 的可达性分析法和四种引用

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JVM的垃圾回收机制的三个问题

• 回收哪些数据？
• 什么回收？
• 在哪里回收？

本就回答垃圾回收机制是回收哪些数据？

所谓“要回收的垃圾”无非就是那些不可能再被任何途径所使用的对象。无需再使用的对象，会被标记为垃圾，等待JVM回收此部分内存。

可达性分析法基本原理

方法原理：通过一系列称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（即GC Roots到对象不可达时），则证明此对象是不可用的。

有哪些GCRoots 节点嗯？

• 虚拟机栈（栈帧中的局部变量区，也叫局部变量表）中引用的对象；
• 本地方法栈中 JNI（Native方法）引用的对象。
• 方法区中的类静态变量属性引用的对象；
• 方法区中常量引用的对象；

从图中可以看出，A,B,C,D,E,F是可达的，G,H,I,J,K不可达，这个仅仅是一个例子。实际是很复杂的。

虚拟机栈中的引用的对象 ：我们在程序中正常创建一个对象，对象会在堆上开辟一块空间，同时会将这块空间的地址作为引用保存到虚拟机栈中，如果对象生命周期结束了，那么引用就会从虚拟机栈中出栈，因此如果在虚拟机栈中有引用，就说明这个对象还是有用的，这种情况是最常见的。

全局的静态的对象：也就是使用了 static 关键字，由于虚拟机栈是线程私有的，所以这种对象的引用会保存在共有的方法区中，显然将方法区中的静态引用作为 GC Roots 是必须的；

常量引用：就是使用了 static final 关键字，由于这种引用初始化之后不会修改，所以方法区常量池里的引用的对象也应该作为 GC Roots；

Native 方法引用对象：这一种是在使用 JNI 技术时，有时候单纯的 Java 代码并不能满足我们的需求，我们可能需要在 Java 中调用 C 或 C++ 的代码，因此会使用 native 方法，JVM 内存中专门有一块本地方法栈，用来保存这些对象的引用，所以本地方法栈中引用的对象也会被作为 GC Roots。(较少)

JVM 四种引用

可达性分析的 GC Roots 均为引用对象，那么引用对象有 4 种引用类型如下：

• 强引用；
• 软引用；
• 弱引用；
• 虚引用。

强引用

定义：强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似Object obj = new Object()这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。强引用标识着，我们不希望这些对象被回收掉。当内存空间不足，Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

public class DemoTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object(); // 强引用
        obj = null; //消除强引用
    }
}

 软引用

定义：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，如果内存充足，则垃圾回收器不会回收该对象，如果内存不够了，就会回收这些对象的内存。

在 JDK 1.2 之后，提供了 SoftReference 类来实现软引用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

弱引用

定义：弱引用描述非必需对象。被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾回收之前，垃圾收集器工作之后，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。Java 中的类 WeakReference 表示弱引用。

 虚引用

定义："虚引用"顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引用在 Java 中使用 java.lang.ref.PhantomReference 类表示。

作用：虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

虚引用与软引用和弱引用的区别：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

使用示例：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference pr = new PhantomReference(new String("hello"), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}