对象的自我救赎

一、如何判断对象已死？

　　我们知道程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域都是线程私有的，它们的生命周期都是随着线程而生，随着线程而亡，因此是不需要过多考虑回收的问题，而Java Heap（堆）与Method Area（方法区）不一样，必须考虑内存回收问题。

我们只有当程序运行的时候才会知道会创建哪些类，而这些类占用内存也是不同的，不会固定，都是动态的，即这部分的内存的分配与回收都是动态的，垃圾收集器关注的就是这部分内存。

　　VM判断对象是否死亡主要有两种方式，一种是通过计数器的方式，另外一种是通过引用链（根搜索算法）：

1、计数器方式

　　这是很多教科书是提及到的方法，可以算是经典的一种方式。

　　（1）原理：通过引用一个计数器，每次对象被引用就会加1，当引用失败后，自然减1...如此下去，直到计数器为0（其实任何时刻都可能为0），那么可以认为此对象不可能再被引用了，也就是达到GC的条件。

　　（2）优点：简单容易实现，判断效率也高，计数器的操作并不占用过多资源。

　　（3）缺点：那很明显就是无法解决对象之间的循环引用问题，至于什么是对象之间的循环引用，可以通过下面的代码理解：

　　　　

private Object instance = null;

GCObject ojbA = new Object();
GCObject ojbB = new Object();
//对象之间的循环引用
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
//两个对象已经不能被引用
objA = null;
objB = null;
//这里开始GC
system.gc();

 

 2、根搜索（GC Roots Tracing）方式

　　在很多主流的VM中都会使用到此方式，个人理解此方式主要是利用数据结构中“有向图”是否存在可达路径（其实也不太准确，但是说是Tree也是不准确的），不存在则说明引用链不存在，对象是死亡状态的。

　　（1）原理：通过一系列可以被认为为根对象（GC Roots）的对象作为起始点，从这些起始点往下搜索遍历，得到的遍历路径称之为引用链（Reference Chain），当一个对象的到GC Roots不存在任何引用链时（不可达），则说明该对象不可用，引用此对象的其他对象可能也会随之不可用。

 

　　　　　　

　　　　

　　　　图中Object7与GC Root之间已不存在引用链，随之带来的Object8、Object9亦然。故做“死亡”对象被GC。

　　（2）GC Roots对象：

• • Java Stack中本地变量表中引用的对象：Java栈本地变量表中引用类型指向Java堆中的对象，即Object object = new Object()中object引用Object对象
    

  • Method Area中类static静态属性引用的对象：即static object...，方法区中存储类的信息、常量（final）、静态（static）变量等

  • Method Area中常量引用的对象：即final Object...
    

  • 本地方法栈中JNI的引用对象：即Native方法引用的对象

   

　　（3）优点：可以避免对象循环引用问题，能彻底知道对象是否为死亡状态。

　　（4）缺点：遍历需要时间，效率相对低。

二、被死亡标记的对象不能有机会复活吗？

　　经过根搜索算法后，那些不可达的对象也不是一定会要被执行“死刑”的，实际上只是暂时处于“缓刑”状态，GC会给它们再一次“复活”的机会。真正要执行“死刑”的对象都要经过两次标记过程：

　　（1）不可达的对象将会被第一次标记并进行一次筛选（此对象是否有必要执行finalize()方法），有两种情况时没必要的：对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被VM调用过。

　　（2）如果是有必要执行finalize()方法，那么该对象会被放入一个F-Quence队列中，然后VM自动建立一个低优先级的Finalizer线程与执行（触发finalize()方法），大不会等待它结束为止。这是因为防止对象在执行finalize()时死循环或者其他更严重的情况，那么F-Queue队列中其他对象都会一直等待。在F-Quece队列中对象只要在执行finalize()方法过程中能够再次建立一个引用链，救能把自己“救活”，那么VM就会进行第二次标记将该已经“自我救赎”的对象移出F-Quence队列。反之如果没有任何的引用链，那么该对象的生命就到期结束。但这种“自我救赎”只能有一次机会，因为一个对象的finalize()方法只能被系统自动调用一次。注意：finalize()析构函数不像C++那样比用，在Java中是不推荐使用的，是因为运行成本高且不确定性大

　　　　总结起来就是：VM会对那些执行了finalize()方法的对象利用F-Quence队列进行一次finalize()方法中是否存在存在引用链（自我救赎）的确认。有则存活（得感谢自己最后一次挣扎！），无则死亡（神仙都救不了你！）

　　通过下面的代码实现来更加理解这个过程：

/**
 * 模拟对象在生死边缘拯救自己的过程
 * @author Lijian
 */
public class FinalizeEscapeGC {
    
    public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null; //没有引用链，很危险很可能被回收
    public void isAlive() {
        System.out.println("I am still alive :)");
    }

        //重写finalize()方法：有必要执行finalize()方法，放入F-Quece队列
    //VM 创建的线程Finalizer会执行finalize()方法，这是对象唯一一次自我救赎机会
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("finalize method executed!");
        FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;//真正的自我救赎，重新在finalize()中建立引用链
    }
　　public static void main(String[] args) throws Throwable{
        SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
        
        //第一次救赎
        SAVE_HOOK = null;//不存在引用链，引起GC注意将会第一次标记
        System.gc();
        Thread.sleep(500);//Finalzier方法优先级低，所以先暂定0.5m。等待它
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();//还活着    
        }else {
            System.out.println("No, I am dead :(");
        }
        //不等于null证明活过来了
        System.out.println(SAVE_HOOK);
        
        //再一次救赎：活过来之后再失去引用链，再次尝试自我拯救
        //但是finalize()方法只能被系统调用一次，结果是失败的
        SAVE_HOOK = null;//活过来之后再失去引用链
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        }else {
            System.out.println("No, I am dead!");
        }
    }
    
}    

输出结果：

finalize method executed!
I am still alive :)
main.FinalizeEscapeGC@7852e922
No, I am dead!

整个流程如下：

 接下来就是垃圾回收算法、垃圾回收器、内存分配与回收等。下一步将会做进一步介绍！