JVM中GC Root對(duì)象有哪些

眾所周知，我們目前最常用的虛擬機(jī)hotspot使用可達(dá)性分析來(lái)進(jìn)行垃圾回收，而可達(dá)性分析需要依賴(lài)GC Root。

下面我就來(lái)介紹下可以作為GC Root的對(duì)象。

（一）虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象

虛擬機(jī)棧中的引用的對(duì)象可以作為GC Root。我們程序在虛擬機(jī)的棧中執(zhí)行，每次函數(shù)調(diào)用調(diào)用都是一次入棧。在棧中包括局部變量表和操作數(shù)棧，局部變量表中的變量可能為引用類(lèi)型(reference)，他們引用的對(duì)象即可作為GC Root。不過(guò)隨著函數(shù)調(diào)用結(jié)束出棧，這些引用便會(huì)消失。

（二）方法區(qū)中類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象

簡(jiǎn)單的說(shuō)就是我們?cè)陬?lèi)中使用的static聲明的引用類(lèi)型字段，例如：

Class Dog {
? ? private static Object tail;
}?

（三）方法區(qū)中常量引用的對(duì)象

簡(jiǎn)單的說(shuō)就是我們?cè)陬?lèi)中使用final聲明的引用類(lèi)型字段，例如：

Class Dog {
? ? private final Object tail;
}?

（四）本地方法棧中引用的對(duì)象

就是程序中native本地方法引用的對(duì)象。

JVM 中的 GC Roots 和可達(dá)鏈

什么是GC Root 對(duì)象?

簡(jiǎn)單講，凡是被常量、靜態(tài)變量、全局變量、運(yùn)行時(shí)方法中的變量直接引用的對(duì)象，原則上不能被GC釋放。

JVM中對(duì)內(nèi)存進(jìn)行回收時(shí)，需要判斷對(duì)象是否仍在使用中，可以通過(guò) GC Roots Tracing辨別。

GC Roots 定義：

通過(guò)一系列名為”GCRoots”的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這個(gè)節(jié)點(diǎn)向下搜索，搜索走過(guò)的路徑稱(chēng)為ReferenceChain,當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GCRoots沒(méi)有任何ReferenceChain相連時(shí)，（圖論：這個(gè)對(duì)象不可到達(dá)），則證明這個(gè)對(duì)象不可用。

可以作為GC Root 引用點(diǎn)的是：

• JavaStack中的引用的對(duì)象。
• 方法區(qū)中靜態(tài)引用指向的對(duì)象。
• 方法區(qū)中常量引用指向的對(duì)象。
• Native方法中JNI引用的對(duì)象。

所謂“GC roots”，或者說(shuō)tracing GC的“根集合”，就是一組必須活躍的引用。

Tracing GC的根本思路就是：給定一個(gè)集合的引用作為根出發(fā)，通過(guò)引用關(guān)系遍歷對(duì)象圖，能被遍歷到的（可到達(dá)的）對(duì)象就被判定為存活，其余對(duì)象（也就是沒(méi)有被遍歷到的）就自然被判定為死亡。注意再注意：tracing GC的本質(zhì)是通過(guò)找出所有活對(duì)象來(lái)把其余空間認(rèn)定為“無(wú)用”，而不是找出所有死掉的對(duì)象并回收它們占用的空間。

GC roots這組引用是tracing GC的起點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義正確的tracing GC，就必須要能完整枚舉出所有的GC roots，否則就可能會(huì)漏掃描應(yīng)該存活的對(duì)象，導(dǎo)致GC錯(cuò)誤回收了這些被漏掃的活對(duì)象。

這就像任何遞歸定義的關(guān)系一樣，如果只定義了遞推項(xiàng)而不定義初始項(xiàng)的話(huà)，關(guān)系就無(wú)法成立——無(wú)從開(kāi)始；而如果初始項(xiàng)定義漏了內(nèi)容的話(huà)，遞推出去也會(huì)漏內(nèi)容。

常說(shuō)的GC(Garbage Collector) roots，特指的是垃圾收集器（Garbage Collector）的對(duì)象，GC會(huì)收集那些不是GC roots且沒(méi)有被GC roots引用的對(duì)象。

Java 進(jìn)行GC的時(shí)候會(huì)從GC root進(jìn)行可達(dá)性判斷，常見(jiàn)的GC Root有如下：

• 通過(guò)System Class Loader或者Boot Class Loader加載的class對(duì)象(通過(guò)自定義類(lèi)加載器加載的class不一定是GC Root)
• 處于激活狀態(tài)的線程
• 棧中的對(duì)象
• JNI棧中的對(duì)象
• JNI中的全局對(duì)象
• 正在被用于同步的各種鎖對(duì)象
• JVM自身持有的對(duì)象，比如系統(tǒng)類(lèi)加載器等。

在調(diào)查內(nèi)存泄漏原因的時(shí)候可以根據(jù)GC Root來(lái)推導(dǎo).

常用的GC算法

了解了這些，我們來(lái)看一下常用的GC算法

標(biāo)記回收算法

從GC root進(jìn)行遍歷，把可達(dá)對(duì)象都標(biāo)記，剩下那些不可達(dá)的進(jìn)行回收，這種方式需要中斷其他線程，并且可能產(chǎn)生內(nèi)存碎片

復(fù)制算法

把內(nèi)存區(qū)域分為兩塊，每次使用一塊，GC的時(shí)候把一塊中的內(nèi)容移動(dòng)到另一塊中，原始內(nèi)存中的對(duì)象就可以被回收了。

標(biāo)記壓縮算法

和標(biāo)記回收差不多，但是在回收的時(shí)候會(huì)對(duì)可達(dá)對(duì)象進(jìn)行整理，將其壓縮到內(nèi)存的一段，避免內(nèi)存碎片

分代算法

將內(nèi)存區(qū)域分代，對(duì)不同的代使用不同的回收算法，通常分為新生代，老年代，和永久帶。

新生代一般包含三個(gè)區(qū)域，Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)，新生代一般采用復(fù)制算法

老年代一般采用標(biāo)記壓縮算法.

GC Root 對(duì)象有哪些？

JVM垃圾回收的根對(duì)象的范圍有以下幾種：

（1）虛擬機(jī)（JVM）棧中引用對(duì)象

（2）方法區(qū)中的類(lèi)靜態(tài)屬性引用對(duì)象

（3）方法區(qū)中常量引用的對(duì)象（final 的常量值）

（4）本地方法棧JNI的引用對(duì)象

一個(gè)對(duì)象可以屬于多個(gè)root，GC root有幾下種：

•  Class由系統(tǒng)類(lèi)加載器(system class loader)加載的對(duì)象，這些類(lèi)是不能夠被回收的，他們可以以靜態(tài)字段的方式保存持有其它對(duì)象。我們需要注意的一點(diǎn)就是，通過(guò)用戶(hù)自定義的類(lèi)加載器加載的類(lèi)，除非相應(yīng)的java.lang.Class實(shí)例以其它的某種（或多種）方式成為roots，否則它們并不是roots，.
• Thread活著的線程
• Stack Local Java方法的local變量或參數(shù)
• JNI Local JNI方法的local變量或參數(shù)
• JNI Global 全局JNI引用
• Monitor Used 用于同步的監(jiān)控對(duì)象
• Held by JVM 用于JVM特殊目的由GC保留的對(duì)象，但實(shí)際上這個(gè)與JVM的實(shí)現(xiàn)是有關(guān)的?？赡芤阎囊恍╊?lèi)型是：系統(tǒng)類(lèi)加載器、一些JVM知道的重要的異常類(lèi)、一些用于處理異常的預(yù)分配對(duì)象以及一些自定義的類(lèi)加載器等。然而，JVM并沒(méi)有為這些對(duì)象提供其它的信息，因此就只有留給分析分員去確定哪些是屬于"JVM持有"的了。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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