JVM 垃圾回收（一）如何判断对象可以回收

爱被打了一巴掌 2022-12-16 13:02 95阅读 0赞

垃圾回收的方式

### 1. 引用计数法 ###

表示在底层实现的时候使用一个用于计数的变量进行计数，在每一次对一个变量或者实例进行引用之后，计数加一，当引用不使用之后，计数减一，直到计数为零的时候，这就代表着当前的这个变量或者实例没有被引用，也就是说可以被当成垃圾进行回收。

在这里，也会存在一个弊端，就是循环引用，在A和B对象之间一直互相引用，计数一直增加，就无法确定在什么时候才能进行回收。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 2. 可达性分析算法 ###

Java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象  
扫描堆中的对象，看是否能够沿着 GC Root 对象为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以回收

那怎么查看这个GC root 有哪些呢，我们使用一段简单的代码进行测试，在这里检测两个状态，运行代码。

import java.io.IOException;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    public class GC_root { 
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException { 
            List<Object> list1 = new ArrayList<>();
            list1.add("a");
            list1.add("b");
            System.out.println(1);
            System.in.read();
    
            list1 = null;
            System.out.println(2);
            System.in.read();
            System.out.println("end...");
        }
    }

使用jmap工具抓取进程快照，使用命令 jmap -dump:format=b,live,file=1.bin 8208

*  b 表示二进制文件
 *  live 当前还存活的对象，也就是会触发一次垃圾回收
 *  file 表示将快照抓取出来，另存为一个什么文件
 *  最后面表示当前进程id

使用命令进行检测

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1][]  
得到了两个文件，但是怎么进行分析呢，在这里我们使用eclipes提供的MAT工具

##### MAT内存分析工具 #####

MAT是Memory Analyzer的简称，它是一款功能强大的Java堆内存分析器。可以用于查找内存泄露以及查看内存消耗情况。MAT是基于Eclipse开发的，是一款免费的性能分析工具。可以在[http://www.eclipse.org/mat/][http_www.eclipse.org_mat]下载并使用MAT。

下载完成之后进行解压缩，双击exe文件打开。之后打开这两个bin文件，如下图所示就可以查看gc root

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
打开GC root 查看，分了四个大类：如下图所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

### 3. 四种引用 ###

1.  强引用  
    只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收
2.  软引用（SoftReference）  
    仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次出发垃圾回收，回收软引用对象  
    可以配合引用队列来释放软引用自身
3.  弱引用（WeakReference）  
    仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象  
    可以配合引用队列来释放弱引用自身
4.  虚引用（PhantomReference）  
    必须配合引用队列使用，主要配合 ByteBuffer 使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存
5.  终结器引用（FinalReference）  
    无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象 暂时没有被回收），再由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 finalize方法，第二次 GC 时才能回收被引用对象

### 4. 软引用案例 ###

在这里，我们获取数据，但是我们的内存有限，而这里的资源又不是那么重要，（添加一个参数 -Xmx20m 进行模拟）我们使用强引用的话，会出现堆内存溢出的报错。使用以下代码测试

private static final int _4MB = 4 * 1024 * 1024;
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
            List<byte[]> list = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                list.add(new byte[_4MB]);
            }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
使用软引用进行实现：添加一个软引用，在这里的连接引用也是由一个强引用之间加上了一个软引用。

public static void soft() { 
            // list --> SoftReference --> byte[]
    
            List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                SoftReference<byte[]> ref = new SoftReference<>(new byte[_4MB]);
                System.out.println(ref.get());
                list.add(ref);
                System.out.println(list.size());
    
            }
            System.out.println("循环结束：" + list.size());
            for (SoftReference<byte[]> ref : list) { 
                System.out.println(ref.get());
            }
        }

运行代码，添加了软引用之后，内存不足的时候会触发垃圾回收机制，所以在这里代码是不会导致堆内存溢出的。垃圾回收之后，list当中的值会被清除为null。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

##### 软引用与引用队列 #####

在这里软引用虽然为null，但是也会占据内存空间，在这里我们使用一个引用队列对这个软引用进行清除。代码实现如下：

import java.lang.ref.Reference;
    import java.lang.ref.ReferenceQueue;
    import java.lang.ref.SoftReference;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class queue { 
        private static final int _4MB = 4 * 1024 * 1024;
        public static void main(String[] args) { 
            List<SoftReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
            // 引用队列
            ReferenceQueue<byte[]> queue = new ReferenceQueue<>();
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                // 关联了引用队列， 当软引用所关联的 byte[]被回收时，软引用自己会加入到 queue 中去
                SoftReference<byte[]> ref = new SoftReference<>(new byte[_4MB], queue);
                System.out.println(ref.get());
                list.add(ref);
                System.out.println(list.size());
            }
    
            // 从队列中获取无用的 软引用对象，并移除
            Reference<? extends byte[]> poll = queue.poll();
            while( poll != null) { 
                list.remove(poll);
                poll = queue.poll();
            }
    
            System.out.println("===========================");
            for (SoftReference<byte[]> reference : list) { 
                System.out.println(reference.get());
            }
        }
    }

在最后获取这个list就只会存在一个数值，其余的null值均被清空。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

##### 弱引用 #####

弱引用对象我们和前面的测试一致，一直添加，并且我们给虚拟机加上参数 -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc 表示打印垃圾回收的相关信息。

import java.lang.ref.Reference;
    import java.lang.ref.ReferenceQueue;
    import java.lang.ref.SoftReference;
    import java.lang.ref.WeakReference;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    public class WeakReference_test { 
        private static final int _4MB = 4 * 1024 * 1024;
        public static void main(String[] args) { 
            // list --> WeakReference --> byte[]
            List<WeakReference<byte[]>> list = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                WeakReference<byte[]> ref = new WeakReference<>(new byte[_4MB]);
                list.add(ref);
                for (WeakReference<byte[]> w : list) { 
                    System.out.print(w.get()+" ");
                }
                System.out.println();
            }
            System.out.println("循环结束：" + list.size());
        }
    }

运行代码，查看结果（在这里，我们也可以将-Xmx设置的小一点，这样的话垃圾回收机制就会被触发多次）在这里没有设置，在第七次执行后，第八次执行时，内存不够就会调用垃圾回收机制，将前面没有用的变量所占的内存进行回收，

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/ca0242ce98524de19a57b1bf4d2cc9c8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/418bc0715afe4f3e86f5f13add300e84.png
[http_www.eclipse.org_mat]: http://www.eclipse.org/mat/
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/f5ed7a27c9364159a9787c9fd0ae1fca.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/bd876e518ac54c26984186ac4245de11.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/571d3838c9ce47dc9153d65620588c40.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/2511db8ec4b345d080ee53189eb6f5b3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221123/b780b3de423146b395cbf4378308de99.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: /images/20221123/b6da8716f4d447cbae0576b1059c943e.png