Java虚拟机（三）垃圾标记算法与Java对象的生命周期

前言

这一节我们来简单的介绍垃圾收集器，并学习垃圾标记的算法：引用计数算法和根搜索算法，为了更好的理解根搜索算法，会在文章的最后介绍Java对象在虚拟机中的生命周期。

1.垃圾收集器概述

　　垃圾收集器（Garbage Collection），通常被称作GC。提到GC，很多人认为它是伴随Java而出现的，其实GC出现的时间要比Java早太多了，它是1960诞生于MIT的Lisp。
GC主要做了两个工作，一个是内存的划分和分配，一个是对垃圾进行回收。关于内存的划分和分配，目前Java虚拟机内存的划分是依赖于GC的的设计的，比如现在GC都是采用了分代收集算法来回收垃圾，Java堆作为GC主要管理的区域，被细分为新生代和老年代，再细致一点新生代又可以划分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等，这样进行划分是为了更快的进行内存分配和回收。空间划分后，GC就可以为新对象分配内存空间。
关于对垃圾进行回收，被引用的对象是存活的对象，而不被引用的对象是死亡的对象也就是垃圾，GC要区分出存活的对象和死亡的对象，也就是垃圾标记，并对垃圾进行回收。接下来我们先来介绍垃圾标记算法。

2.垃圾标记算法

在对垃圾进行回收前，GC要先标记出垃圾，那么如何标记呢，目前有两种垃圾标记算法，分别是引用计数算法和根搜索算法，这两个算法都和引用有些关联，因此讲垃圾标记算法前，我们先回顾下引用的知识。

引用

在JDK1.2之后，Java将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。

强引用：当我们new一个对象时就是创建了一个具有强引用的对象，如果一个对象具有强引用，垃圾收集器就绝不会回收它。Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError异常，使程序异常终止，也不会回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
软引用：如果一个对象只具有软引用，当内存不够时，会回收这些对象的内存，回收后如果还是没有足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。Java提供了SoftReference类来实现软引用。
弱引用：弱引用比起软引用具有更短的生命周期，垃圾收集器一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存是否足够，都会回收它的内存。Java提供了WeakReference类来实现弱引用。
虚引用：虚引用并不会决定对象的生命周期，如果一个对象仅持有虚引用，这就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾收集器回收。一个只具有虚引用的对象，被垃圾收集器回收时会收到一个系统通知，这也是虚引用的主要作用。Java提供了PhantomReference类来实现虚引用。

引用计数算法

引用计数算法的基本思想就是每个对象都有一个引用计数器，当对象在某处被引用的时候，它的引用计数器就加1，引用失效时就减1。当引用计数器中的值变为0，则该对象就不能被使用成了垃圾。
目前主流的Java虚拟机没有选择引用计数算法来为垃圾标记，主要原因是引用计数算法没有解决对象之间相互循环引用的问题。
举个例子，下面代码的注释1和注释2处，d1和d2相互引用，除此之外这两个对象无任何其他引用，实际上这两个对象已经死亡，应该作为垃圾被回收，但是由于这两个对象互相引用，引用计数就不会为0，垃圾收集器就无法回收它们。

class _2MB_Data {
    public Object instance = null;
    private byte[] data = new byte[2 * 1024 * 1024];//用来占内存，测试垃圾回收
}

public class ReferenceGC {
    public static void main(String[] args) {
        _2MB_Data d1 = new _2MB_Data();
        _2MB_Data d2 = new _2MB_Data();
        d1.instance = d2;//1
        d2.instance = d1;//2
        d1 = null;
        d2 = null;
        System.gc();
    }
}

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