浅谈 Java 虚拟机是如何标识垃圾的

Java 作为一门 VM 语言，它的垃圾回收机制确实帮我们省了很多事情，我们不再需要去”手动管理内存的分配和释放”，只需要交给 VM 来做就好了。

然而，真的是这样吗？即使有神一般高性能的垃圾回收器，我们写代码时仍然需要注意它是如何标记垃圾对象的，因为垃圾回收器并不是万能的，仍然有一些工作需要程序员自己完成。

本文试图通俗易懂的讲解 JVM 上标记垃圾的方法，如有错误请在评论区指正。

两种标记垃圾的方式

或许你曾听闻过 引用计数法，也就是 一个对象被引用时计数器 + 1 ，解除引用时计数器 - 1，当计数器为 0 时将会被 GC，看起来非常可行。

但是这种方法没有被 Java 采用，因为他有两个显而易见的问题：

• 循环引用问题 如果一个对象内部引用了另一个 引用这个对象的 对象，那么计数器将永远不会为 0
• 计数器的维护问题 引用计数器的值会以极快的速度更新，更新任务变得繁重

或许因此，Java 采用了 可达性分析 的方法对垃圾进行标记。

可达性分析

可达性分析的思路很简单。

他从一组叫 GC Root 的引用出发，递归搜索出所有能被到达的节点作为存活的对象，而此外那些没有被搜索到的对象就会被标记 将被清理。

途中，被蓝色尖头指向的对象将不会被清除，因为他们间接或者直接的被 GC Root 引用。而旁边没有被 GC Root 引用的两个对象将会被清除，无论他们之间有什么关系。

不久，因为 Garbage F 和他的朋友 Garbage E 没有来自 GC Root 的直接/间接引用，他们就会被 gc 回收掉了。

想想看，如果在这个图中 Object C 建立了到 Garbage F 的一个引用，会发生什么？

引用

在聊 GC Root 是什么之前，你可能需要知道引用是什么。

举个例子:

Object a = new Object();
var b = a;
var c = b;
assert a == c;

以上代码运行不会报错，因为他们是在内存中是同一个对象。这是如何做到的呢？ JVM 并没有把这个对象拷贝很多次，因为他赋值并不是赋一个对象，而是引用。

这是因为对象是分配在堆里的，new Object() 返回的实际上是一个引用。引用就是指向对象的钥匙。

打个比方说， 网盘链接 可以指向一个资源，你把链接给了别人并不是直接把资源发送给了别人，只是给了一个指向资源的钥匙，它可以通过这个钥匙获取到资源。

再来看一个例子

List<Object> someObject = new ArrayList();
someObject.add(objectA);
someObject.add(objectB);

显然，以上的代码将两个对象塞到了一个容器里，看起来是这样的：

当然，不只是塞到容器才有引用

class A{
    A anotherA;
}

A a = new A();
A b = new A();
a.anotherA = b;

另外，Java 还有多种引用类型来帮助你实现更加灵活的对象生命周期管理。本文主要讨论的是强引用的情况，并不考虑弱引用类型，有兴趣的读者可以自行了解( WeakReference , PhantomReference , SoftReference )。

如果你无法理解引用也没有问题，只需要理解成一个对象存了另一个对象之间建立的关系就好了。

GC Root

GC Root 是垃圾收集器进行分析的起点，不会被回收，而且类型有很多种但是基本上不用特地记，主要就注意这几个。

1. 局部变量，参数之类的 就是指方法里面声明的那些变量，不过出了方法就没了
2. 类静态字段或常量 比如 private static final XX xx = new XX()
3. 虚拟机内部引用
4. 被同步锁持有的对象

来个例子

private static final List<OOMObject> oomObjects = new ArrayList();

for (int i = 0; i <114514 ; i++) {
    oomObjects.add(new OOMObject());
}

试图说明程序内存溢出的原因。

End

总之，写代码的时候要注意一些潜在的，未消除的引用，虽然一般碰不到。