GC(一)

以前上學的時候有這個一個梗，說在食堂裏吃飯，吃完把餐盤端走清理的，是 C++ 程序員，吃完直接就走的，是 Java 程序員。🤔

確實，在 Java 的世界裏，彷佛咱們不用對垃圾回收那麼的專一，不少初學者不懂 GC，也依然能寫出一個能用甚至還不錯的程序或系統。但其實這並不表明 Java 的 GC 就不重要。相反，它是那麼的重要和複雜，以致於出了問題，那些初學者除了打開 GC 日誌，看着一堆0101的天文，啥也作不了。😯

今天咱們就從頭至尾完整地聊一聊 Java 的垃圾回收。

什麼是垃圾回收

垃圾回收（Garbage Collection，GC），顧名思義就是釋放垃圾佔用的空間，防止內存泄露。有效的使用可使用的內存，對內存堆中已經死亡的或者長時間沒有使用的對象進行清除和回收。

Java 語言出來以前，你們都在拼命的寫 C 或者 C++ 的程序，而此時存在一個很大的矛盾，C++ 等語言建立對象要不斷的去開闢空間，不用的時候又須要不斷的去釋放控件，既要寫構造函數，又要寫析構函數，不少時候都在重複的 allocated，而後不停的析構。因而，有人就提出，能不能寫一段程序實現這塊功能，每次建立，釋放控件的時候複用這段代碼，而無需重複的書寫呢？

1960年，基於 MIT 的 Lisp 首先提出了垃圾回收的概念，而這時 Java 尚未出世呢！因此實際上 GC 並非Java的專利，GC 的歷史遠遠大於 Java 的歷史！

怎麼定義垃圾

既然咱們要作垃圾回收，首先咱們得搞清楚垃圾的定義是什麼，哪些內存是須要回收的。

引用計數算法

引用計數算法（Reachability Counting）是經過在對象頭中分配一個空間來保存該對象被引用的次數（Reference Count）。若是該對象被其它對象引用，則它的引用計數加1，若是刪除對該對象的引用，那麼它的引用計數就減1，當該對象的引用計數爲0時，那麼該對象就會被回收。

String m = new String("jack");
複製代碼

先建立一個字符串，這時候"jack"有一個引用，就是 m。

而後將 m 設置爲 null，這時候"jack"的引用次數就等於0了，在引用計數算法中，意味着這塊內容就須要被回收了。

m = null;
複製代碼

引用計數算法是將垃圾回收分攤到整個應用程序的運行當中了，而不是在進行垃圾收集時，要掛起整個應用的運行，直到對堆中全部對象的處理都結束。所以，採用引用計數的垃圾收集不屬於嚴格意義上的"Stop-The-World"的垃圾收集機制。

看似很美好，但咱們知道JVM的垃圾回收就是"Stop-The-World"的，那是什麼緣由致使咱們最終放棄了引用計數算法呢？看下面的例子。

public class ReferenceCountingGC {

    public Object instance;

    public ReferenceCountingGC(String name){}
}

public static void testGC(){

    ReferenceCountingGC a = new ReferenceCountingGC("objA");
    ReferenceCountingGC b = new ReferenceCountingGC("objB");

    a.instance = b;
    b.instance = a;

    a = null;
    b = null;
}
複製代碼

1. 定義2個對象
2. 相互引用
3. 置空各自的聲明引用

咱們能夠看到，最後這2個對象已經不可能再被訪問了，但因爲他們相互引用着對方，致使它們的引用計數永遠都不會爲0，經過引用計數算法，也就永遠沒法通知GC收集器回收它們。

可達性分析算法

可達性分析算法（Reachability Analysis）的基本思路是，經過一些被稱爲引用鏈（GC Roots）的對象做爲起點，從這些節點開始向下搜索，搜索走過的路徑被稱爲（Reference Chain)，當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時（即從 GC Roots 節點到該節點不可達），則證實該對象是不可用的。

經過可達性算法，成功解決了引用計數所沒法解決的問題-「循環依賴」，只要你沒法與 GC Root 創建直接或間接的鏈接，系統就會斷定你爲可回收對象。那這樣就引伸出了另外一個問題，哪些屬於 GC Root。

Java 內存區域

在 Java 語言中，可做爲 GC Root 的對象包括如下4種：

• 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象

• 方法區中類靜態屬性引用的對象

• 方法區中常量引用的對象

• 本地方法棧中 JNI（即通常說的 Native 方法）引用的對象

虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象

此時的 s，即爲 GC Root，當s置空時，localParameter 對象也斷掉了與 GC Root 的引用鏈，將被回收。

public class StackLocalParameter {
    public StackLocalParameter(String name){}
}

public static void testGC(){
    StackLocalParameter s = new StackLocalParameter("localParameter");
    s = null;
}
複製代碼

方法區中類靜態屬性引用的對象

s 爲 GC Root，s 置爲 null，通過 GC 後，s 所指向的 properties 對象因爲沒法與 GC Root 創建關係被回收。

而 m 做爲類的靜態屬性，也屬於 GC Root，parameter 對象依然與 GC root 創建着鏈接，因此此時 parameter 對象並不會被回收。

public class MethodAreaStaicProperties {
    public static MethodAreaStaicProperties m;
    public MethodAreaStaicProperties(String name){}
}

public static void testGC(){
    MethodAreaStaicProperties s = new MethodAreaStaicProperties("properties");
    s.m = new MethodAreaStaicProperties("parameter");
    s = null;
}
複製代碼

方法區中常量引用的對象

m 即爲方法區中的常量引用，也爲 GC Root，s 置爲 null 後，final 對象也不會因沒有與 GC Root 創建聯繫而被回收。

public class MethodAreaStaicProperties {
    public static final MethodAreaStaicProperties m = MethodAreaStaicProperties("final");
    public MethodAreaStaicProperties(String name){}
}

public static void testGC(){
    MethodAreaStaicProperties s = new MethodAreaStaicProperties("staticProperties");
    s = null;
}
複製代碼

本地方法棧中引用的對象

任何 Native 接口都會使用某種本地方法棧，實現的本地方法接口是使用 C 鏈接模型的話，那麼它的本地方法棧就是 C 棧。當線程調用 Java 方法時，虛擬機會建立一個新的棧幀並壓入 Java 棧。然而當它調用的是本地方法時，虛擬機會保持 Java 棧不變，再也不在線程的 Java 棧中壓入新的幀，虛擬機只是簡單地動態鏈接並直接調用指定的本地方法。

未完，待續·············

note:我走得很慢，可是我從不後悔。