面試官：JVM 如何確定死亡對象？

作者：磊哥 2023-02-16 07:30:38

引用計數算法（Reference Counting）屬于垃圾收集器的早期實現算法了，它指的是在創建對象時關聯一個與之相對應的計數器，當此對象被使用時加 1，相反銷毀時 -1。當此計數器為 0 時，則表示此對象未使用，可以被垃圾收集器回收。

在 JVM 中，有兩個非常重要的知識點，一個是 JVM 的內存布局（JVM 運行時的數據區域），另一個就是垃圾回收。而垃圾回收中又有兩個重要的知識點，一個是如何確定 JVM 中的垃圾對象，另一個是使用不同的垃圾收集器進行垃圾回收。而本篇要討論的是前者，后面的內容咱們下一篇再聊。

垃圾（死亡）對象的判定有兩種常用的算法：引用計數器算法和可達性分析算法。

1.引用計數器算法

引用計數算法的優缺點很明顯，其優點是垃圾回收比較及時，實時性比較高，只要對象計數器為 0，則可以直接進行回收操作；而缺點是無法解決循環引用的問題，比如以下代碼：

public class RefCounterTest {
    // 對象 A
    static class RefObjectA {
        private RefObjectB refObjectB;

        public void setRefObjectB(RefObjectB refObjectB) {
            this.refObjectB = refObjectB;
        }
    }
    // 對象 B
    static class RefObjectB {
        private RefObjectA refObjectA;

        public void setRefObjectA(RefObjectA refObjectA) {
            this.refObjectA = refObjectA;
        }
    }
    // 測試代碼
    public static void main(String[] args) {
        RefObjectA objectA = new RefObjectA();
        RefObjectB objectB = new RefObjectB();
        objectA.setRefObjectB(objectB);
        objectB.setRefObjectA(objectA);
        objectA = null;
        objectB = null;
    }
}

如以上代碼所示，即使是將 main 方法中的 objectA 和 objectB 都設置為 null，也就是這兩個對象都徹底不使用了，但是因為二者存在相互引用的關系，所以它們所對應的對象計數器不為 0，這樣循環引用導致垃圾數據無法被清除的事件就產生了。

2.可達性分析算法

可達性分析算法（Reachability Analysis）是目前主流虛擬機中，使用最廣泛的判斷垃圾對象的實現算法，它指的是從對象的起點（GC Roots）開始向下搜索，如果對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時，也就是說此對象到 GC Roots 不可達時，則表示此對象可以被垃圾回收器所回收，如下圖所示：

在 Java 語言中，可作為根節點（GC Roots）的對象有以下 4 類：

Java 虛擬機棧中的引用對象，也就是 Java 虛擬機棧幀中，本地變量表所存儲的（引用）對象。在 Java 虛擬機棧幀中存儲的對象都是將來執行時，要使用的對象，所以和引用對象相關的對象都不能被回收；
本地方法棧中的引用對象和 Java 虛擬機棧中的引用對象類似，也不能被回收；
方法區中類靜態屬性引用的對象也可以作為 GC Roots；
方法區中常量引用的對象也可以作為 GC Roots。因為常量是保存在常量池中的，屬于全局可使用的對象，所以也能作為 GC Roots。

3.有關“引用”

不管是引用計數法還是可達性分析算法都與對象的“引用”有關，這說明對象的引用決定了對象的生死，而 Java 中的引用也比較復雜，它從 JDK 1.2 之后，（引用）分成了以下 4 種類型：

強引用：在代碼中普遍存在的，類似 Object obj = new Object() 這類引用，只要強引用還在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象；
軟引用：是一種相對強引用弱化一些的引用，可以讓對象豁免一些垃圾收集，只有當 JVM 認為內存不足時，才會去試圖回收軟引用指向的對象，JVM 會確保在拋出 OutOfMemoryError 之前，清理軟引用指向的對象；
弱引用：非必需對象，但它的強度比軟引用更弱，被弱引用關聯的對象只能生存到下一次垃圾收集發生之前；
虛引用：也稱為幽靈引用或幻影引用，是最弱的一種引用關系，無法通過虛引用來獲取一個對象實例，為對象設置虛引用的目的只有一個，就是當著個對象被收集器回收時收到一條系統通知。

總結

垃圾對象的判定有兩種常用的算法：引用計數器算法和可達性分析算法。其中引用計數器算法實現簡單、運行高效，但是存在循環引用的問題，所以主流的虛擬機使用的都是可達性分析算法，可達性分析算法是從對象的根節點 GC Roots 向下搜索，如果根節點相連就是正常的對象，否則為垃圾對象可以被垃圾回收器回收。

責任編輯：武曉燕來源： Java面試真題解析

引用計數算法