在JVM中 判定哪些对象是垃圾？

目录

垃圾的条件

1、引用计数法

2、可达性分析

3、强引用

4、软引用

5、弱引用

6、虚引用

判断垃圾的条件

在Java虚拟机（JVM）中，垃圾收集器负责管理内存，其中的垃圾收集算法用于确定哪些对象是垃圾，可以被回收以释放内存空间。Java中主要使用的是自动内存管理，垃圾收集器会自动识别和回收不再被程序引用的对象。以下是一些判定对象为垃圾的条件：

1、引用计数法

引用计数法是一种简单而直观的垃圾收集算法，其核心思想是通过在对象头中添加一个引用计数器，记录该对象被引用的次数。每当有一个新的引用指向该对象时，引用计数加一；当引用被删除或者超出作用范围时，引用计数减一。当引用计数为零时，表示该对象不再被引用，即可以被回收。

然而，引用计数法有一个明显的缺陷，即难以处理循环引用的情况。例如，两个对象互相引用，它们的引用计数永远不会变为零，即使它们已经不再被程序所使用。

以下是一个简单的引用计数法的Java代码示例：

class ReferenceCountingObject {
    private int referenceCount = 0;

    public ReferenceCountingObject() {
        // 对象初始化时，引用计数为 0
    }

    public void addReference() {
        referenceCount++;
    }

    public void removeReference() {
        referenceCount--;
        if (referenceCount == 0) {
            // 当引用计数为零时，可以进行垃圾回收操作
            System.out.println("对象被回收");
        }
    }
}

public class ReferenceCountingExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建两个对象
        ReferenceCountingObject obj1 = new ReferenceCountingObject();
        ReferenceCountingObject obj2 = new ReferenceCountingObject();

        // obj1 引用计数加一
        obj1.addReference();
        // obj2 引用计数加一
        obj2.addReference();

        // obj1 引用计数减一
        obj1.removeReference();

        // obj1 引用计数为零，可以进行垃圾回收
        // obj2 引用计数仍为一
    }
}

2、可达性分析

可达性分析是Java虚拟机中垃圾收集的核心算法之一，它主要通过判断对象是否能够从一组称为”GC Roots“的根对象出发，通过引用链追踪，最终判断对象是否可达。以下是关于可达性分析的一些详细细节和Java代码示例：

1. GC Roots： GC Roots包括虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象以及本地方法栈中JNI（Java Native Interface）引用的对象。这些对象被认为是程序的根对象，是可达性分析的起始点。

2. 可达性分析过程： 从GC Roots出发，通过对象引用链逐步追踪，判断对象是否能够被程序访问到。如果对象能够通过一系列引用到达GC Roots，则该对象被认为是可达的；反之，如果无法到达，则被认为是不可达的。

3. 标记-清除算法： 在可达性分析过程中，标记-清除算法是一种常用的垃圾收集算法。通过标记可达的对象，然后清除不可达的对象，最终回收被标记的垃圾。

下面是一个简单的Java代码示例，演示了可达性分析的基本原理：

class MyClass {
    // 成员变量，作为引用
    private MyClass reference;

    public MyClass() {
        this.reference = null;
    }

    public void setReference(MyClass anotherObject) {
        this.reference = anotherObject;
    }
}

public class ReachabilityAnalysisExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象1
        MyClass obj1 = new MyClass();
        // 创建对象2
        MyClass obj2 = new MyClass();

        // obj1 的 reference 成员变量指向 obj2
        obj1.setReference(obj2);

        // obj2 的 reference 成员变量为空，不指向其他对象

        // 现在，obj1 和 obj2 都是可达的，因为它们可以通过引用链相互访问

        // 将 obj1 置为 null，切断对 obj1 的引用
        obj1 = null;

        // 现在，obj1 不可达，因为没有其他引用指向它，但 obj2 仍然可达

        // 执行垃圾回收
        System.gc();

        // 垃圾回收器可能会回收不可达的对象，释放其占用的内存

        // 在实际应用中，Java 虚拟机会根据不同的垃圾收集算法和策略执行垃圾回收
    }
}

3、强引用

强引用是最常见的引用类型，只要强引用存在，垃圾收集器就不会回收被引用的对象。当没有任何强引用指向一个对象时，该对象就变得不可达。

• 特点： 强引用是最常见的引用类型，它会使对象始终保持存活。只要存在强引用指向一个对象，垃圾收集器就不会回收该对象。

• 使用场景： 大多数对象的引用都是强引用，例如通过 new 操作符创建的对象就是强引用。当程序员希望确保对象不被垃圾收集器回收时，使用强引用是合适的。

Object obj = new Object(); // 强引用

4、软引用

软引用用于描述一些还有用但非必需的对象。在系统将要发生内存溢出之前，会尝试回收软引用指向的对象。

• 特点： 软引用用于描述一些还有用但非必需的对象。当系统内存不足时，垃圾收集器会根据软引用的情况来决定是否回收该对象，以释放内存。

• 使用场景： 软引用通常用于实现缓存策略，允许在内存不足时回收部分缓存而不会导致程序崩溃。

SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());
Object obj = softRef.get(); // 获取软引用指向的对象

5、弱引用

弱引用也用于描述非必需对象，但它的生命周期比软引用更短。当垃圾收集器运行时，无论内存是否足够，都会回收被弱引用指向的对象。

• 特点： 弱引用描述的是非必需对象，其生命周期比软引用更短。当垃圾收集器运行时，无论内存是否足够，都会回收被弱引用指向的对象。

• 使用场景： 弱引用常用于实现对象缓存，但不希望缓存的对象影响垃圾回收。

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
Object obj = weakRef.get(); // 获取弱引用指向的对象

6、虚引用

虚引用是最弱的引用类型，几乎没有保持对象存活的作用。主要用于对象被回收前的一些清理操作。

• 特点： 虚引用是最弱的引用类型，几乎没有保持对象存活的作用。主要用于对象被回收前的一些清理操作。虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）一起使用。

• 使用场景： 虚引用主要用于跟踪对象被垃圾收集的状态，执行一些清理操作或者资源释放。

ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), referenceQueue);
// 虚引用不提供 get 方法，因为其并不保持对象的存活，需要通过 ReferenceQueue 来获取通知
Object obj = phantomRef.get(); // 返回始终为 null

 总体而言，这些引用类型在Java中提供了更灵活的内存管理手段，允许开发人员根据不同的场景来控制对象的生命周期。选择合适的引用类型取决于应用程序的需求，以及对内存使用和性能的权衡。

代码007普通

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