JVM 引用計數法 & 引用鏈法詳細解析：如何判斷一個Java對象是否存活

前言

• 如何判斷一個Java對象是否存活對於垃圾回收、防止內存泄漏等十分重要
• 本文將全面講解判斷Java對象存活的方式，希望你們會喜歡

---

目錄

---

1. 判斷方式

• 垃圾收集器對 Java堆裏的對象 是否進行回收的判斷準則：Java對象是存活 or 死亡

判斷對象爲死亡纔會進行回收

• 在Java虛擬機中，判斷對象是否存活有2種方法：
  1. 引用計數法
  2. 引用鏈法（可達性分析法）

下面會進行詳細介紹。

---

2. 引用計數法

2.1 方式描述

• 給 Java 對象添加一個引用計數器
• 每當有一個地方引用它時，計數器 +1；引用失效則 -1；

2.2 判斷對象存活準則

當計數器不爲 0 時，判斷該對象存活；否則判斷爲死亡（計數器 = 0）。

2.3 優點

• 實現簡單
• 判斷高效

2.4 缺點

• 無法解決 對象間相互循環引用 的問題

即該算法存在判斷邏輯的漏洞

• 具體描述

<-- 背景 -->
// 對象objA 和 objB 都有字段 name
// 兩個對象相互進行引用，除此之外這兩個人對象沒有任何引用
objA.name = objB；
objB.name = objA；

<-- 問題 -->
// 實際上這兩個對象已經不可能再被訪問，應該要被垃圾收集器進行回收
// 但因爲他們相互引用，所以導致計數器不爲0，這導致引用計數算法無法通知垃圾收集器回收該兩個對象

正由於該算法存在判斷邏輯漏洞，所以 Java虛擬機沒有采用該算法判斷Java是否存活。

---

3. 引用鏈法（可達性分析法）

• 很多主流商用語言（如Java、C#）都採用 引用鏈法 判斷 Java對象是否存活。
• 含3個步驟：
  1. 可達性分析
  2. 第一次標記 & 篩選
  3. 第二次標記 & 篩選

3.1 可達性分析

a. 方式描述

將一系列的 GC Roots 對象作爲起點，從這些起點開始向下搜索。

• 可作爲 GC Root 的對象有：
  1.Java虛擬機棧（棧幀的本地變量表）中引用的對象
  2.本地方法棧 中 JNI引用對象
  3.方法區 中常量、類靜態屬性引用的對象
• 向下搜索的路徑 = 引用鏈

如下圖：

b. 判斷 對象是否可達 標準

當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時，則判斷該對象不可達

沒有任何引用鏈相連 = GC Root到對象不可達 = 對象不可用

特別注意

• 可達性分析 僅僅只是判斷對象是否可達，但還不足以判斷對象是否存活 / 死亡
• 當在 可達性分析 中判斷不可達的對象，只是“被判刑” = 還沒真正死亡

不可達對象會被放在”即將回收“的集合裏。

• 要判斷一個對象真正死亡，還需要經歷兩個階段：
  1. 第一次標記 & 篩選
  2. 第二次標記 & 篩選

---

3.2 第一次標記 & 篩選

• 對象 在 可達性分析中 被判斷爲不可達後，會被第一次標記 & 準備被篩選

a. 不篩選：繼續留在 ”即將回收“的集合裏，等待回收；
b. 篩選：從 ”即將回收“的集合取出

• 篩選的標準：該對象是否有必要執行 finalize()方法
  1. 若有必要執行（人爲設置），則篩選出來，進入下一階段（第二次標記 & 篩選）；
  2. 若沒必要執行，判斷該對象死亡，不篩選 並等待回收

當對象無 finalize()方法 或 finalize()已被虛擬機調用過，則視爲“沒必要執行”

---

3.3 第二次標記 & 篩選

當對象經過了第一次的標記 & 篩選，會被進行第二次標記 & 準備被進行 篩選

a. 方式描述

該對象會被放到一個 F-Queue 隊列中，並由 虛擬機自動建立、優先級低的Finalizer 線程去執行 隊列中該對象的finalize()

1. finalize()只會被執行一次
2. 但並不承諾等待finalize()運行結束。這是爲了防止 finalize()執行緩慢 / 停止 使得 F-Queue隊列其他對象永久等待。

b. 篩選標準

在執行finalize()過程中，若對象依然沒與引用鏈上的GC Roots 直接關聯 或 間接關聯（即關聯上與GC Roots 關聯的對象），那麼該對象將被判斷死亡，不篩選（留在”即將回收“集合裏） 並 等待回收

---

3.4 總結

3步驟 + 以下流程

---

4. 總結

• 本文全面講解判斷Java對象存活的方式
• 在接下來的日子，我會推出一系列講解JVM的文章，具體如下；感興趣的同學可以繼續關注本人運營的：CSDN技術博客

---

請幫頂 / 評論點贊！因爲你的鼓勵是我寫作的最大動力！