内容简介:好的文章是能把各个知识点,通过逻辑关系串连起来,让人豁然开朗的同时又记忆深刻。导读:对象除了生死之外,还有其他状态吗?对象真正的死亡,难道只经历一次简单的判定?如何在垂死的边缘“拯救”一个将死对象?判断对象的生死存活都有那些算法?本文带你一起找到这些答案。在正式开始之前,我们先来了解一下垃圾回收。
好的文章是能把各个知识点,通过逻辑关系串连起来,让人豁然开朗的同时又记忆深刻。
导读:对象除了生死之外,还有其他状态吗?对象真正的死亡,难道只经历一次简单的判定?如何在垂死的边缘“拯救”一个将死对象?判断对象的生死存活都有那些算法?本文带你一起找到这些答案。
在正式开始之前,我们先来了解一下垃圾回收。
GC介绍
GC:Garbage Collection,中文翻译为垃圾回收。
GC的历史
GC有着很长的历史了,最初的GC算法发布于1960年(已经快有60年的历史了),Lisp之父John McCarthy发布的,他是一名非常有名的黑客,也是人工智能之父,同时也是GC之父。
为什么要学习GC?
1、排查内存溢出和内存泄露的问题。
2、系统调优,处理更高的并发瓶颈。
GC的作用
1、找到内存空间的垃圾。
2、回收垃圾。
对象生死判断算法
垃圾回收的第一步就是判断对象是否存活,只有“死去”的对象,才会被垃圾回收器所收回。
引用计数器算法
引用计算器判断对象是否存活的算法是这样的:给每一个对象设置一个引用计数器,每当有一个地方引用这个对象的时候,计数器就加1,与之相反,每当引用失效的时候就减1。
优点:实现简单、性能高。
缺点:增减处理频繁消耗cpu计算、计数器占用很多位浪费空间、最重要的缺点是无法解决循环引用的问题。
因为引用计数器算法很难解决循环引用的问题,所以主流的 Java 虚拟机都没有使用引用计数器算法来管理内存。
来看一段循环引用的代码:
public class ReferenceDemo { public Object instance = null; private static final int _1Mb = 1024 * 1024; private byte[] bigSize = new byte[10 * _1Mb]; // 申请内存 public static void main(String[] args) { System.out.println(String.format("开始:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024))); ReferenceDemo referenceDemo = new ReferenceDemo(); ReferenceDemo referenceDemo2 = new ReferenceDemo(); referenceDemo.instance = referenceDemo2; referenceDemo2.instance = referenceDemo; System.out.println(String.format("运行:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024))); referenceDemo = null; referenceDemo2 = null; System.gc(); // 手动触发垃圾回收 System.out.println(String.format("结束:%d M",Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024))); } }
运行的结果:
开始:117 M
运行中:96 M
结束:119 M
从结果可以看出,虚拟机并没有因为相互引用就不回收它们,也侧面说明了虚拟机并不是使用引用计数器实现的。
可达性分析算法
在主流的语言的主流实现中,比如Java、C#、甚至是古老的Lisp都是使用的可达性分析算法来判断对象是否存活的。
这个算法的核心思路就是通过一些列的“GC Roots”对象作为起始点,从这些对象开始往下搜索,搜索所经过的路径称之为“引用链”。
当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连的时候,证明此对象是可以被回收的。如下图所示:
在Java中,可作为GC Roots对象的列表:
- Java虚拟机栈中的引用对象。
- 本地方法栈中JNI(既一般说的Native方法)引用的对象。
- 方法区中类静态常量的引用对象。
- 方法区中常量的引用对象。
对象生死与引用的关系
从上面的两种算法来看,不管是引用计数法还是可达性分析算法都与对象的“引用”有关,这说明:对象的引用决定了对象的生死。那对象的引用都有那些呢?
在JDK1.2之前,引用的定义很传统:如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一块引用。
这样的定义很纯粹,但是也很狭隘,这种情况下一个对象要么被引用,要么没引用,对于介于两者之间的对象显得无能为力。
JDK1.2之后对引用进行了扩充,将引用分为:
-
强引用(Strong Reference)
-
软引用(Soft Reference)
-
弱引用(Weak Reference)
-
虚引用(Phantom Reference)
这也就是文章开头第一个问题的答案,对象不是非生即死的,当空间还足够时,还可以保留这些对象,如果空间不足时,再抛弃这些对象。很多缓存功能的实现也符合这样的场景。
强引用、软引用、弱引用、虚引用,这4种引用的强度是依次递减的。
强引用:在代码中普遍存在的,类似“Object obj = new Object()”这类引用,只要强引用还在,垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
软引用:是一种相对强引用弱化一些的引用,可以让对象豁免一些垃圾收集,只有当jvm认为内存不足时,才会去试图回收软引用指向的对象。jvm会确保在抛出OutOfMemoryError之前,清理软引用指向的对象。
弱引用:非必需对象,但它的强度比软引用更弱,被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。
虚引用:也称为幽灵引用或幻影引用,是最弱的一种引用关系,无法通过虚引用来获取一个对象实例,为对象设置虚引用的目的只有一个,就是当着个对象被收集器回收时收到一条系统通知。
死亡标记与拯救
在可达性算法中不可达的对象,并不是“非死不可”的,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记的过程。
如果对象在进行可达性分析之后,没有与GC Roots相连接的引用链,它会被第一次标记,并进行筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。
执行finalize()方法的两个条件:
1、重写了finalize()方法。
2、finalize()方法之前没被调用过,因为对象的finalize()方法只能被执行一次。
如果满足以上两个条件,这个对象将会放置在F-Queue的队列之中,并在稍后由一个虚拟机自建的、低优先级Finalizer线程来执行它。
对象的“自我拯救”
finalize()方法是对象脱离死亡命运最后的机会,如果对象在finalize()方法中重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,比如把自己(this关键字)赋值给某个类变量或对象的成员变量。
来看具体的实现代码:
public class FinalizeDemo { public static FinalizeDemo Hook = null; @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("执行finalize方法"); FinalizeDemo.Hook = this; } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Hook = new FinalizeDemo(); // 第一次拯救 Hook = null; System.gc(); Thread.sleep(500); // 等待finalize执行 if (Hook != null) { System.out.println("我还活着"); } else { System.out.println("我已经死了"); } // 第二次,代码完全一样 Hook = null; System.gc(); Thread.sleep(500); // 等待finalize执行 if (Hook != null) { System.out.println("我还活着"); } else { System.out.println("我已经死了"); } } }
执行的结果:
执行finalize方法
我还活着
我已经死了
从结果可以看出,任何对象的finalize()方法都只会被系统调用一次。
不建议使用finalize()方法来拯救对象,原因如下:
1、对象的finalize()只能执行一次。
2、它的运行代价高昂。
3、不确定性大。
4、无法保证各个对象的调用顺序。
参考
《深入理解Java虚拟机》
《垃圾回收的算法与实现》
※ 为写好一篇技术文章,背后是读了两本书的“艰辛”。写作不易,请多支持!
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网
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