【Java】面试谈之JVM

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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货的算法是这样的：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，每当引用时效的时候就减1。

优点：实现简单、性能高。

缺点：增减处理频繁消耗cpu计算、计算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。

 因为引用计算器算法很难解决循环引用的问题，所以主流的Java虚拟机都没有使用使用引用计数器算法来管理内存。

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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.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)));
  }
}

运行结果：

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开始：117M
运行中：96M
结束：119M

从结果中可以看出，虚拟机并没有因为相互引用就不回收它们，也从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：






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（即一般说的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。

 那对象的引用都有哪些呢？

 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，那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）

 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，才回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，就是当这个对象被收集器回收时收到一条系统通知。（真惨QAQ）

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-Queque的队列之中，并在稍后由一个虚拟机自建的、低优先级Finalize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。

实现代码：

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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");
    }
  }
}

执行结果：

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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()方法都智慧被系统调用一次。

 不建议使用finalize()方法来拯救对象，原因如下：

  1. 任何对象的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。

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