java垃圾回收（gc）机制详解.pdf

Java垃圾回收（GC）机制是Java语言管理内存的自动化机制，它能够自动释放不再使用的内存空间，从而避免内存泄漏和程序崩溃等问题。在介绍Java GC机制之前，我们首先要了解垃圾回收的目的和意义。在任何程序中，内存的分配与释放是两个基本的内存管理操作。Java通过垃圾回收机制来帮助开发者自动管理内存，减轻了手动内存管理的负担。 一、为什么需要垃圾回收？ 垃圾回收机制是为了解决内存资源的释放问题。在编程过程中，对象的创建和销毁是一个不断重复的过程。如果不及时清理不再使用的内存，随着程序运行时间的推移，可用的内存资源会逐渐减少，最终导致内存耗尽，这被称为内存泄漏。内存泄漏会导致程序运行速度变慢、系统性能下降，严重时还会引发程序崩溃。因此，垃圾回收机制的存在是十分必要的。 二、哪些内存需要回收？ 在垃圾回收机制中，需要回收的内存主要是指那些不会再被程序使用到的对象所占用的内存空间。简单来说，垃圾回收机制要识别和回收的对象是那些“无用的对象”。无用的对象是指没有任何引用指向它们，因此它们无法再被程序使用。确定一个对象是否“无用”，主要有两种算法：引用计数法和可达性分析法。 1. 引用计数法 引用计数法通过跟踪记录每个对象被引用的次数来判断对象是否可回收。当对象的引用计数器值为0时，意味着没有引用指向该对象，因此可以判定为垃圾对象。然而，引用计数法存在无法解决对象之间循环引用的问题，即两个对象相互引用，导致它们的引用计数器都大于0，即使这样它们也无法被任何外部对象引用到。 2. 可达性分析法 可达性分析法通过一种称为“GC Roots”的根对象来判断对象是否可达。GC Roots可以视为对象引用的起始点，通过GC Roots对象向下搜索，形成一系列的引用链。如果一个对象在GC Roots的引用链之外，即无法从GC Roots追踪到该对象，该对象则被认为是不可达的，可以被回收。GC Roots包括虚拟机栈中引用的对象、方法区中的类静态属性引用的对象、常量引用的对象以及本地方法栈中JNI引用的对象等。 三、四种引用状态 在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩展，提出了四种引用状态：强引用、软引用、弱引用、虚引用，这四种引用类型对对象的垃圾回收有不同的影响。 1. 强引用 强引用是最传统的引用，类似于"Object obj = new Object()"。只要强引用还存在，垃圾回收器就不会回收掉被引用的对象。 2. 软引用 软引用描述的是非必需但还有用的对象。当系统内存不足时，软引用关联的对象会被放入回收范围进行二次回收。如果回收后内存仍不足，才会抛出内存溢出异常。 3. 弱引用 弱引用的对象只能生存到下一次垃圾回收之前。垃圾收集器工作后，无论当前内存是否足够，都会回收只被弱引用关联的对象。 4. 虚引用 虚引用是特殊类型的引用，主要用于跟踪对象被垃圾回收的状态。被虚引用关联的对象，在被回收时会收到一个系统通知，但这并不影响对象的回收。 通过这四种引用状态的管理，Java允许开发者在不同的场景下更细粒度地控制对象的生命周期，从而在保障程序性能的同时，合理地管理内存资源。