前言

我们知道Java的内存区域分为程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、Java堆和方法区，而且其中的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈都是线程独立的，也就是说这三块内存区域的生命周期与线程是同生共死的。栈中帧栈在类结构确定的时候就已经知道该分配多少内存了，所以当线程结束的时候，内存也跟着一起回收了，从这个角度看，这三块的内存区域的内存分配和垃圾收集就比较固定了。反观Java堆和方法区，比如我们定义一个接口，接口有着不同的实现类，而每个实现类的内存可能会不一样，每个实现类的方法的多个语句分支也可能需要的内存不一样，诸如此类。所以这两块区域的内存分配具有不确定性，那么在垃圾回收的时候自然也存在不确定性。在Java的垃圾收集机制中，关注的是这两块内存区域的垃圾回收。

为什么要垃圾回收

在接触Java虚拟机之前，只听过什么老年代和年轻代。在接触Java虚拟机之后，才知道所谓的年轻代和老年代只是垃圾回收中的一种分代回收算法（后面还会介绍）。现在我们比较关心的是为什么要进行垃圾回收？没有垃圾回收不行吗？想必了解C语言的伙伴知道，C中有malloc、free等于内存分配以及内存释放的函数，这又是为什么呢？我们知道电脑的内存是有限的，如果一段程序申请了一块内存空间并执行完计算之后，没有释放内存，会导致这块内存被占用，那么可用内存就变少了，那么问题来了，如果一个系统很庞大，程序中迟早会把电脑内存耗尽的。为了提高内存的使用效率，内存在使用完必须释放，这样其他程序才可能重新申请这块内存。

可达性分析算法

好了，接下来我们释放了内存空间，一块内存中有许多对象，这些对象是有生命周期的，当生命周期终结的时候，垃圾回收器就起作用了。然而问题又来了，如何判断一个对象的生命周期已经终结呢？火换句话说就是计算机是如何判断一个对象已经死亡了呢？在JVM领域，就有了垃圾回收算法，不过在Java虚拟机的垃圾回收算法出现之前，曾出现过引用计数算法和可达性分析算法，前者大家可以自行Google，这里主要介绍可达性分析算法。

之所以介绍这个算法，是因为这个算法是Java虚拟机中所借鉴的，自然有必要了解一二。

算法的基本思想就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点（什么对象能够作为GC Roots，后面还会介绍），从这些起始点开始向下搜索，所走过的路径称为引用链，如果一个对象到GC Roots没有任何引用链，那么这个对象是不可用的，就是说，程序中没有谁引用了这个对象，所以可以说从根节点到叶子结点是不可达的（学过图的应该知道）。

下面的问题是什么对象能够作为“GC Roots”对象呢？Java中，以下对象可作为GC Roots对象：

• 虚拟机栈（栈帧中本地变量表）中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI（也就是native本地方法）引用的对象

OK，现在我们已经知道了通过可达性分析判断对象是否还可用，但是是不是不可达的对象都是不可用呢？答案是未必。原因在于要宣告一个对象的死亡，需要两次标记（为什么需要两次标记呢？原因是如果一个对象没有与GC Roots结点相连，就会被第一次标记，而如果对象覆盖了finalize方法，并且在finalize方法中与某个对象建立了引用关系，那么第二次标记会失败，那么这个对象就会被移出“即将回收”的对象列表，移出之后这个对象就“活”了下来，如果在finalize方法中这个对相关仍然没有与一个对象建立引用关系，那么这个对象就真正死亡了）。

下面的这段代码可以说明这个问题：

代码清单：

/**
 * Test finalize method wwhether can prevent an object from GC
 * @author Administrator
 *
 */
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 {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.finalize();
        System.out.println("finalize method executed!");
        FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOk = this;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SAVE_HOOk = new FinalizeEscapeGC();

        //Object SAVE_HOOK has a reference so it will survive
        SAVE_HOOk = null;
        System.gc();
        //because the finalize method has a low priority,
        //it will be helpful to ensure finalize method is actually executed
        Thread.sleep(500);
        if(SAVE_HOOk != null){
            SAVE_HOOk.isAlive();
        }else{
            System.out.println("no,i am dead!");
        }

        /************The two parts is the same*******************/
        SAVE_HOOk = null;
        System.gc();
        //because the finalize method has a low priority,
        //it will be helpful to ensure finalize method is actually executed
        Thread.sleep(500);
        if(SAVE_HOOk != null){
            SAVE_HOOk.isAlive();
        }else{
            System.out.println("no,i am dead!");
        }
    }
}

最后的输出结果是这样的：

从上面的测试代码中可以知道，即使在GC Roots中的没有引用链，并且被第一次标记，那么只要在finalize方法中是这个对象添加一个引用就可以。这样对象就能够逃脱“被判死刑”的命运了。然而，这种方式并不是官方推荐的，因为finalize方法运行运行代价高昂，不确定大，无法保证各个对象的调用顺序，在Java中try-finally块都比finalize方法好。

回收永久代对象

前面说了，Java的内存回收主要实在方法区和Java堆中，Java堆中的新生代（对象的分代将在下一篇博客中说明），因为新生代的存活时间比较短，所以对新生代进行垃圾回收回收的空间比较大，但是方法区中的永久代则由于可能存活时间较长，所以下一次的垃圾回收回收该对象的可能性没有新生代那么大。所以对永久代的回收效率会大打折扣。但是这部分对象仍然是需要回收。

永久代的垃圾回收包括两部分：废弃常量和无用的类

废弃常量的回收比较好理解，因为只要没有任何对象引用常量池中的某个对象，那么这个对象就会被回收（等等，之前不是说一个对象如果要宣判“死刑”，必须需要两次标记吗，怎么现在一次就够了呢？主要在于前面说的是非常量池中的对象，废弃常量回收的是运行时常量池中的对象，所以只需要一次标记就好）。

那么无用的类又应该如何回收呢？

需要满足以下三个条件才可以宣判一个类的“死刑”：

• 该类的所有实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的实例
• 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

注意上面的可以，仅仅是可以哦。所以与对象的回收不同，是否需要对类进行回收，需要设置相关的参数才行。