jvm之可达性分析算法

可达性分析算法

目前主流的商用JVM都是通过可达性分析来判断对象是否可以被回收的。

这个算法的基本思路是：

通过一系列被称为「GC
Roots」的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，通过引用关系向下搜寻，搜寻走过的路径称为「引用链」，如果某个对象到GC
Roots没有任何引用链相连，就说明该对象不可达，即可以被回收

初看这段话是不是一脸懵呢？笔者当初也是的，完全不知道什么意思，后面才慢慢理解。

要想理解可达性算法，首先要想明白几个问题：

1、什么是对象可达？

对象可达指的就是：双方存在直接或间接的引用关系。根可达或GC Roots可达就是指：对象到GC Roots存在直接或间接的引用关系。

如下代码：

public class MyObject {private String objectName;//对象名private MyObject refrence;//依赖对象public MyObject(String objectName) {this.objectName = objectName;}public MyObject(String objectName, MyObject refrence) {this.objectName = objectName;this.refrence = refrence;}public static void main(String[] args) {MyObject a = new MyObject("a");MyObject b = new MyObject("b");MyObject c = new MyObject("c");a.refrence = b;b.refrence = c;new MyObject("d", new MyObject("e"));}
}

创建了5个对象，他们之间的引用关系如图：

假设a是GC Roots的话，那么b、c就是可达的，d、e是不可达的。

2、GC Roots是什么？

垃圾回收时，JVM首先要找到所有的GC Roots，这个过程称作「枚举根节点」，这个过程是需要暂停用户线程的，即触发STW。
然后再从GC Roots这些根节点向下搜寻，可达的对象就保留，不可达的对象就回收。

那么，到底什么是GC Roots呢？

GC Roots就是对象，而且是JVM确定当前绝对不能被回收的对象(如方法区中类静态属性引用的对象 )。
只有找到这种对象，后面的搜寻过程才有意义，不能被回收的对象所依赖的其他对象肯定也不能回收嘛。

当JVM触发GC时，首先会让所有的用户线程到达安全点SafePoint时阻塞，也就是STW，然后枚举根节点，即找到所有的GC
Roots，然后就可以从这些GC Roots向下搜寻，可达的对象就保留，不可达的对象就回收。

即使是号称几乎不停顿的CMS、G1等收集器，在枚举根节点时，也是要暂停用户线程的。

GC Roots是一种特殊的对象，是Java程序在运行过程中所必须的对象，而且是根对象。

那么，哪些对象可以成为GC Roots呢？

3、哪些对象可以作为GC Roots？
可以作为GC Roots的对象可以分为两大类：全局对象和执行上下文。

下面就一起来理解一下为什么这几类对象可以被作为GC Roots。
1、方法区静态属性引用的对象
全局对象的一种，Class对象本身很难被回收，回收的条件非常苛刻，只要Class对象不被回收，静态成员就不能被回收。

2、方法区常量池引用的对象
也属于全局对象，例如字符串常量池，常量本身初始化后不会再改变，因此作为GC Roots也是合理的。

3、方法栈中栈帧本地变量表引用的对象
属于执行上下文中的对象，线程在执行方法时，会将方法打包成一个栈帧入栈执行，方法里用到的局部变量会存放到栈帧的本地变量表中。只要方法还在运行，还没出栈，就意味这本地变量表的对象还会被访问，GC就不应该回收，所以这一类对象也可作为GC Roots。

4、JNI本地方法栈中引用的对象
和上一条本质相同，无非是一个是Java方法栈中的变量引用，一个是native方法(C、C++)方法栈中的变量引用。

5、被同步锁持有的对象
被synchronized锁住的对象也是绝对不能回收的，当前有线程持有对象锁呢，GC如果回收了对象，锁不就失效了嘛。

尾巴
总结，可达性分析就是JVM首先枚举根节点，找到一些为了保证程序能正常运行所必须要存活的对象，然后以这些对象为根，根据引用关系开始向下搜寻，存在直接或间接引用链的对象就存活，不存在引用链的对象就回收。

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