细说Java GC

GC是什么？Java初学者可能很少听到这个名词，但它的中文肯定听过：垃圾回收，英文全称为：Garbage Collection。

看过上一篇《Java虚拟机内存管理》的朋友想一下，GC的主要对象是哪几个内存区域呢？

上一篇提到，Java内存管理为5个区域，分别是程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区。其中，程序计数器、虚拟机栈中的栈帧、本地方法栈是线程独有，独立使用一块内存的。故而，它们的生命周期是和线程同步的，正所谓一定同年同月同日生，必须同年同月同日死的好兄弟啊。但是，堆和方法区，是所有线程共享使用，每个线程拥有的内存大小，都是动态的，对于它们的内存回收也是不确定的。故，GC主要是针对它们而生的。

如何判断对象是否已死？

有一个比较广泛的算法：引用计数算法。该算法描述为：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻，计数器值为0的对象，就是不可能被引用的。
像微软的COM、使用ActionScript3的FlashPlayer、Python等都是用这个算法。但是，Java是使用这个算法吗？

用如下这段代码，可以说明

/**
 * 运行这段程序，需要在运行设置的VM Arguments中写入如下语句
 * -verbose:gc
 * 它的作用是在控制台输出GC的详细信息。
 * @author qianl
 *
 */
public class Test {

	public Object instance = null;
	
	private static final int _1M = 1024 * 1024;
	
	private byte[] size = new byte[2 * _1M];	//占用一点内存，以便在GC日志中观察是否被回收过
	
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Test t1 = new Test();
		Test t2 = new Test();
		
		t1.instance = t2;	//t2对象被引用，如果Java使用引用计数算法，那么其值+1
		t2.instance = t1;	//t1对象被引用，如果Java使用引用计数算法，那么其值+1
		
		t1 = null;	//t1为null，它的成员变量instance所引用的对象将不会被用到。
		t2 = null;	//t2为null，它的成员变量instance所引用的对象将不会被用到。
		
		/**
		 * 在此使用Java的垃圾回收，由上面代码可知，t1和t2两个对象将不可能被用到，但是他们的引用计数的值
		 * 却不为0，它们会被回收吗？
		 */
		System.gc();
	}

}

它的运行结果为：

[GC 4408K->144K(59648K), 0.0011230 secs]
[Full GC 144K->116K(59648K), 0.0053720 secs]

注意第一句GC 4408K->144K，这说明，Java的GC，将对象回收了的。由此，可以说明，Java的GC机制，不是使用引用计数算法的。

那，JavaGC使用什么算法呢？

首先介绍一下，这个算法：根搜索算法，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，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（就是这个对象到GC Roots节点不可到达）时，则证明这个对象是不可到达的，就会被GC回收。

如下所示，其中Object7，Object8，Object9，就是被不可到达GC Roots的，就是GC回收的对象。

上面的内容，都涉及到一个名词：引用。那什么是引用?

通俗的解释为：一个reference类型的数据中存储的数值代表另外一块内存的起始地址，这块内存代表的就是一个引用。
其实，Java1.2以后，引用不止这么简单，有四种引用，分别为：强引用(如Object obj = new Object())，软引用、弱引用、虚引用。这里，我就抛砖引玉一下，大家想了解的可以Google或者度娘一下。（PS：因为我本人也不是很了解，呵呵）。

GC对方法区的回收是怎样判断的呢？

GC对于堆的回收，效率是比较高的，一次回收，基本上都可以回收百分之七八十的空间。而方法区，效率要低得多。
对于此部分，GC主要回收两部分：废弃常量和无用类。

废弃常量：如一个字符串“ABC”进入了常量池，但是系统中，没有一个String对象叫做“ABC”，即没有任何String对象引用它，那么，这个字符串就很可能被GC回收。常量池中的接口、方法、字段等都类似。

无用类：必须满足以下三个条件，才可能被GC回收
* 该类所有实例都已经被回收，即堆中不存在该类实例
* 加载该类的ClassLoader已经被回收
* 该类对应的java.lang.Class对象没有被任何地方引用，无法通过反射机制访问该类