面试官：讲一下Jvm中如何判断对象的生死？

左手的ㄟ右手 2023-10-06 04:10 15阅读 0赞

### 但凡问到 JVM（Java 虚拟机）通常有 99% 的概率一定会问，在 JVM 中如何判断一个对象的生死状态？    ###

判断对象的生死状态的算法有以下几个：

##### 1、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。

##### 2、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：

![format_png][]

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。

【End】

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