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JVM - 垃圾回收基本问题

news 来源：原创 2025/7/19 4:52:53

通过一些问题来讨论在 JVM 中，垃圾回收的一些基本问题

为什么要有垃圾回收？
Java 垃圾回收中是如何判断一个对象死亡的？请简单介绍一下
刚才说到了引用计数法，引用计数法存在什么问题？
刚才说到了可达性分析，知道哪些可以作为 GCROOT 吗？
垃圾回收算法介绍一下
垃圾回收会发生在哪几个区域？

1. 为什么要有垃圾回收

一个系统在应用时，会不断产生数据对象，而存放对象的空间是有限的

如果没有垃圾回收机制的话，则存放对象的内存空间很快就会被塞满，所以为了保证系统能正常地执行，就必须要有垃圾回收机制，回收掉没有被使用的对象，也就是垃圾对象

在传统的 C/C++ 语言中，开发人员需要手动分配和释放内存，这样就容易导致人为的忘记释放内存的情况，照成内存泄漏。Java 的垃圾回收机制可以帮忙解决这个问题，它可以自动检测并回收不再使用的对象，可以减少内存泄漏的风险

2. Java 垃圾回收中是如何判断一个对象死亡的？请简单介绍一下

一般是通过 “引用计数算法” 和 “可达性分析法” 来判断的

引用计数法的思路很简单，当对象被引用时给计数器 +1，当对象引用失效时计数器值 -1。当计算器为零时，说明对象不再被使用，可以回收

可达性分析法的思路就是从 GC Roots 开始向下搜索，当对象到 GC Roots 都没有任何引用相连时，说明对象是不可用的，可以被回收。其中 GC Roots 是一组必须活跃的引用，从 GC Roots 出发，程序通过直接引用或间接引用，能够找到可能正在被使用的对象

3. 刚才说到了引用计数法，引用计数法存在什么问题？

如果对象之间存在循环依赖时，就无法判断对象是否需要回收。比如 A 引用 B， B 引用 A

4. 刚才说到了可达性分析，知道哪些可以作为 GCROOT吗？

比方说 JVM 内存结构中的虚拟机栈，虚拟机栈中有栈帧，栈帧里面存储着有指向堆的对象引用，那么位于虚拟机栈顶就可以称作是 “活跃” 的栈帧，因为此刻它正在被线程调用。所以，当前活跃的栈帧指向堆里的对象引用就可以是 GC Roots。除此之外，类的静态变量，Java 本地方法所引用的对象都可以是 GC Roots

5. 垃圾回收算法介绍一下？

这里我简单说下新生代常用垃圾回收算法标记复制算法，和老年代常用垃圾回收算法标记整理算法

标记复制算法，简单来说，就是将新生代空间分为两部分，把新创建的对象放在其中一块，等要进行垃圾回收的时候，则先将存活对象移动到另一块空间当中，然后将垃圾对象回收

这样处理的话，每次就只能使用一半的内存空间，空间使用率较低

所以就进行了优化，将新生代空间分为 Eden区和 survivor1区和 survivor2区，一般大小比例就是 8：1：1，假如新生代空间为 1G，那 Eden 区就占 800MB，两个 Survivor各占 100MB。新建对象会存储在 eden 区，当进行垃圾回收的时候，会先把 eden 和 survivor 中的存活对象移动到一块 survivor 区域去，再清理掉垃圾对象。这样，就只有一块 survivor 区域是闲置的，90%的内存都被使用上了

而老年代的标记整理算法，过程就比较简单

要进行垃圾回收时，首先会将存活对象移动到一起去，让存活紧紧凑在一起，避免垃圾回收过后出现过多的碎片。然后再一次性把垃圾回收对象都回收掉

6. 垃圾回收会发生在哪几个区域？

垃圾回收主要是发生在堆上，尤其是在新生代中，一次垃圾回收通常可以到 70% 到 99%的内存空间。但其实也会堆方法区进行垃圾回收。对方法区主要回收的是废弃的常量和不再使用的类，一般回收的空间比较少

诚恳欢迎大家提出意见Orz

......(待续未完

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