判断Java对象存活还是死亡

由于Java运行时数据区域中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着入栈和出栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，在这几个区域就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。因此，垃圾收集器回收的重点区域是：Java堆和方法区。
对象回收前首先要判断对象是否可以被回收，下面堆和方法区两个区域来介绍。

判断堆上的对象是否死亡

判断堆上的对象是否死亡的算法主要有两种：引用计数法和可达到性分析法。

1.引用计数算法
3.判断Java对象存活还是死亡

引用计数（Reference Counting）算法：给对象添加一个引用计数器，对于一个对象 A，只要有任何一个对象引用了 A，则A 的引用计数器就加 1，当引用失效时，引用计数器就减 1。任何时刻引用计数为0的对象就是不可能再被使用的，即已经“死去”。

引用计数算法实现简单，判定效率也很高。但是这个算法除了需要额外的空间来存储计数器，以及繁琐的更新操作，引用计数法还有一个重大的漏洞，那便是无法处理循环引用对象。举个例子，假设对象 A 与 B 相互引用，除此之外没有其他引用指向 A 或者 B。在这种情况下，A 和 B 实际上已经死了，但由于它们的引用计数器皆不为 0，在引用计数法的心中，这两个对象还活着。因此，这些循环引用对象所占据的空间将不可回收，从而造成了内存泄露。

2.可达到性分析法
3.判断Java对象存活还是死亡
这种算法的基本思路是通过一系列名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，就证明此对象是不可用的。这个过程我们也称之为标记（mark）。

在Java语言里，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
方法区中的类静态属性引用的对象。
方法区中的常量引用的对象。
本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象。

引用分类

上面说的两种对象可回收分析算法也不一定绝对，因为对象是否可以被回收还与引用类型相关。引用类型主要分为：强引用（ Strong Reference）、软引用（ Soft Reference）、弱引用（ Weak Reference）、虚引用（ Phantom Reference）四种。

强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。如果不使用时，可以赋值obj=null，显示的设置obj为null，则GC认为该对象不存在引用，这时候就可以回收此对象。
软引用用来描述一些还有用，但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在 JDK 1.2 之后，提供了 SoftReference 类来实现软引用。
弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，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。，当JVM进行垃圾回收时，无论当前内存是否充足，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK 1.2之后，用WeakReference类来实现弱引用。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。
以下代码比对了软引用与弱引用之间的区别：

import java.lang.ref.SoftReference;
import java.lang.ref.WeakReference;

/**
 * VM Args:-XX:+PrintHeapAtGC
* @author x
 *
 */
public class ReferenceTest {
	public static void main(String[] args) {
		byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 5];
		/**
		 * 取消softBytes所在行注释，在内存充足的情况下，GC不会回收所关联的byte数组。
		 */
		SoftReference<byte[]> softBytes=new SoftReference<byte[]>(bytes);
		/**
		 * 取消weakBytes所在行注释，在内存充足的情况下，GC也会成功回收所关联的byte数组。
		 */
		//WeakReference<byte[]> weakBytes=new WeakReference<byte[]>(bytes);
		bytes = null;
		System.gc();
	}
}

当使用软引用是打印结果如下：

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
PSYoungGen total 36864K, used 7024K [0x00000000d7100000, 0x00000000d9a00000, 0x0000000100000000)
eden space 31744K, 22% used [0x00000000d7100000,0x00000000d77dc2d0,0x00000000d9000000)
from space 5120K, 0% used [0x00000000d9500000,0x00000000d9500000,0x00000000d9a00000)
to space 5120K, 0% used [0x00000000d9000000,0x00000000d9000000,0x00000000d9500000)
ParOldGen total 84992K, used 0K [0x0000000085200000, 0x000000008a500000, 0x00000000d7100000)
object space 84992K, 0% used [0x0000000085200000,0x0000000085200000,0x000000008a500000)
Metaspace used 2640K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 286K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
PSYoungGen total 36864K, used 600K [0x00000000d7100000, 0x00000000d9a00000, 0x0000000100000000)
eden space 31744K, 0% used [0x00000000d7100000,0x00000000d7100000,0x00000000d9000000)
from space 5120K, 11% used [0x00000000d9000000,0x00000000d9096030,0x00000000d9500000)
to space 5120K, 0% used [0x00000000d9500000,0x00000000d9500000,0x00000000d9a00000)
ParOldGen total 84992K, used 5128K [0x0000000085200000, 0x000000008a500000, 0x00000000d7100000)
object space 84992K, 6% used [0x0000000085200000,0x0000000085702010,0x000000008a500000)
Metaspace used 2640K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 286K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
}

当使用弱引用是打印结果如下：

{Heap before GC invocations=1 (full 0):
PSYoungGen total 36864K, used 7024K [0x00000000d7100000, 0x00000000d9a00000, 0x0000000100000000)
eden space 31744K, 22% used [0x00000000d7100000,0x00000000d77dc2d0,0x00000000d9000000)
from space 5120K, 0% used [0x00000000d9500000,0x00000000d9500000,0x00000000d9a00000)
to space 5120K, 0% used [0x00000000d9000000,0x00000000d9000000,0x00000000d9500000)
ParOldGen total 84992K, used 0K [0x0000000085200000, 0x000000008a500000, 0x00000000d7100000)
object space 84992K, 0% used [0x0000000085200000,0x0000000085200000,0x000000008a500000)
Metaspace used 2640K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 286K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
Heap after GC invocations=1 (full 0):
PSYoungGen total 36864K, used 616K [0x00000000d7100000, 0x00000000d9a00000, 0x0000000100000000)
eden space 31744K, 0% used [0x00000000d7100000,0x00000000d7100000,0x00000000d9000000)
from space 5120K, 12% used [0x00000000d9000000,0x00000000d909a020,0x00000000d9500000)
to space 5120K, 0% used [0x00000000d9500000,0x00000000d9500000,0x00000000d9a00000)
ParOldGen total 84992K, used 8K [0x0000000085200000, 0x000000008a500000, 0x00000000d7100000)
object space 84992K, 0% used [0x0000000085200000,0x0000000085202000,0x000000008a500000)
Metaspace used 2640K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 286K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
}

可见当使用软引用时并没有回收对象，只是把对象从新生代移动了老年代；而使用弱引用是则回收了对象。
4、虚引用是最弱的一种引用关系。和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在JDK 1.2之后，用PhantomReference类来实现虚引用。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。为一个对象设置虚引用关联的

虚引用是最弱的一种引用关系。和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在JDK 1.2之后，用PhantomReference类来实现虚引用。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

从上述客可知，即使一个对象被引用了，可达性分析可达，但如果引用类型是软引用或弱引用仍然可以被垃圾收集器回收。

不可达对象的自救:finalize()方法

经可达性分析被判定为已经“死亡”的对象并不是一定会被JVM回收。一个对象在被回收之前，至少要经历两次标记过程：初次被判定为已经“死亡”后，对象将会被第一次标记并且进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”(即意味着直接回收)。

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法,那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中,并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,譬如把自己(this关键字)赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那在第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合;如果对象这时候还没有逃脱,那基本上它就真的被回收了。
如下代码对上面的介绍进行了验证：

/**  
 * 此代码演示了两点：  
 * 1.对象可以在被GC时自我拯救。  
 * 2.这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次  
 */  
public class FinalizeEscapeGC {  
 
  public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;  
 
  public void isAlive() {  
   System.out.println("yes, i am still alive !");  
  }  
 
  @Override  
  protected void finalize() throws Throwable {  
   super.finalize();  
   System.out.println("finalize mehtod executed !");  
   FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;  
  }  
 
  public static void main(String[] args) throws Throwable {  
   SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();  
 
   //对象第一次成功拯救自己  
   SAVE_HOOK = null;  
   System.gc();  
   //因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它  
   Thread.sleep(500);  
   if (SAVE_HOOK != null) {  
    SAVE_HOOK.isAlive();  
   } else {  
    System.out.println("no, i am dead !");  
   }  
 
   //下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了  
   SAVE_HOOK = null;  
   System.gc();  
   //因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它  
   Thread.sleep(500);  
   if (SAVE_HOOK != null) {  
    SAVE_HOOK.isAlive();  
   } else {  
    System.out.println("no, i am dead !");  
   }  
  }  
}

打印结果如下

finalize mehtod executed !
yes, i am still alive !
no, i am dead !

可见，SAVE_HOOK对象的finalize()方法第一次确实被GC收集器调用过，且在被收集前成功逃脱了；而第二次没有被GC收集器调用，因此第二段代码的自救行动失败了。

方法区可回收判断

永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。

回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常相似。以常量池中字面量的回收为例，若字符串“abc”已经进入常量池中，但当前系统没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用该字面量，若发生内存回收，且必要的话，该“abc”就会被系统清理出常量池。常量池中其他的类（接口）、方法、字段的符号引用与此类似。

判断一个类是否是无用的类需要满足以下三个条件

该类所有的实例都已经被回收，即Java堆中不存在该类的任何实例；
加载该类的ClassLoader已经被回收；
该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，此处仅仅是“可以”，而并不是和对象一样，不使用了就必然回收，因为可以使用-Xnoclassgc参数进行控制。

3.判断Java对象存活还是死亡

判断Java对象存活还是死亡

判断堆上的对象是否死亡

引用分类

不可达对象的自救:finalize()方法

方法区可回收判断

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