JVM 垃圾回收机制：揭开引用计数和根可达算法的神秘面纱

后端

2023-11-12 09:55:45

Java 垃圾回收机制：揭秘引用计数和根可达算法

简介

在 Java 领域，垃圾回收机制扮演着至关重要的角色，负责监视并清除不再使用的对象，防止应用程序因内存泄漏而崩溃。本文将深入探讨 Java 中应用的两种主要垃圾回收技术：引用计数和根可达算法。

引用计数：简单但有效

引用计数就像一个记号板，追踪着指向某个对象的其他对象的引用数量。只要这个数字不为零，对象就仍然处于活动状态，不会被视为垃圾。当引用计数降至零时，JVM 会标记该对象为垃圾，并将其从内存中移除。

这种方法的优点在于简单易行，而且它能有效处理循环引用。循环引用是指两个或多个对象相互引用，导致它们都被困住，无法被回收。引用计数会检测并打破循环引用，确保对象被适时清理。

然而，引用计数也有其不足之处。首先，它会增加对象开销，因为每个对象都需要维护自己的引用计数器。其次，它容易出现“引用计数错误”，即对象的引用计数被错误修改，导致对象被不恰当地回收或保留。

根可达算法：性能卓越

根可达算法采用了更复杂的方法，但带来了更高的性能。它的核心思想是从称为“根对象”的一组对象开始，递归地标记所有可以从这些根对象访问到的对象。未被标记的对象将被视为垃圾并被清除。

根对象是始终被认为可达的一组特殊对象，比如全局变量、栈上的局部变量、静态变量和常量。根可达算法能高效地检测垃圾对象，不受循环引用的影响，也不会出现“引用计数错误”。

但是，根可达算法的实现较为复杂，而且容易出现“内存泄漏”，即一个对象被标记为可达，但实际上已经不再被引用。

引用计数与根可达算法：孰优孰劣？

引用计数和根可达算法各有千秋。引用计数简单易实现，适用于小型对象；根可达算法性能更好，但复杂度较高，适用于大型对象。

在实际应用中，JVM 会根据不同情况选择使用哪种算法。对于小型对象，引用计数是明智之选；对于大型对象，根可达算法更胜一筹。

代码示例

引用计数

class Example {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个对象并跟踪引用计数
        Object object = new Object();
        int referenceCount = 1;

        // 引用计数加一
        referenceCount++;

        // 使用对象
        // ...

        // 引用计数减一
        referenceCount--;

        // 当引用计数为零时，对象将被垃圾回收
        if (referenceCount == 0) {
            object = null;
        }
    }
}

根可达算法

class Example {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建根对象
        Object rootObject = new Object();

        // 创建一个可从根对象访问的对象
        Object reachableObject = new Object();

        // 引用根对象
        rootObject = reachableObject;

        // 当根对象被垃圾回收时，reachableObject 也将被回收
        rootObject = null;
    }
}