垃圾回收：判断对象是否已死（即不可能再被任何途径使用的对象）

1. 引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。引用计数算法（Reference Counting）的实现简单，判定效率也很高，在大部分情况下它都是一个不错的算法，但主流的Java虚拟机里面没用选用引用计数算法来管理内存，其中主要原因是它很难解决对象之间互相循环引用的问题。

例如：对象objectA和objectB都有字段instance，赋值objectA.instance=objectB 及objectB.instance=objectA，除此之外，这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象已经不可能再被访问，但是它们因为互相引用着对方，导致它们的引用计数都不为0，于是引用计数算法无法通知GC收集器回收它们。

代码如下：

public class ReferenceCountingGC{
            public Object instance = null;
            private static final int  _1MB= *;
            /**
            这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便能够在GC日志中看清楚是否被回收过
            **/
            private byte[] bigSize = new byte[*_1MB];
            public static void testGC(){
                ReferenceCountingGC objectA = new ReferenceCountingGC();
                ReferenceCountingGC objectB = new ReferenceCountingGC();
                objectA.instance = objectB;
                objectB.instance = objectA;
                objectA=null;
                objectB=null;
                //假设在这行GC，objectA和object是否能够被回收
                System.gc();
            }
    }
           

实际从运行结果来看，虚拟机并没有因为这两个对象相互引用就不收回他们，从侧面说明虚拟机并不是通过引用计数算法来判断对象是否存活的。

2. 可达性分析算法

在主流的商用程序语言（Java、C#）的主流实现中都是称通过可达性分析（Reachabilty Analysis）来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain）,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连接时，则证明此对象是不可用的。如图：对象object5，object6，object7虽然相互有关联，但是他们到GC Roots是不可达的，所以他们将会判定为是可回收的对象。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包含下面几种：

1. 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

2. 方法区中类静态属性引用的对象。

3. 方法区中常量引用的对象。

4. 本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)引用的对象。

3. 引用

Java引用分为：强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。

1. 强引用就是指在程序代码中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。

2. 软引用是用来描述一些还有用但并非必须的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行二次回收，如果这次回收还没足够的内存，才会抛出溢出异常。在JDK1.2之后，提供了SoftReference类来实现软引用。

3. 弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK1.2之后，提供了WeakReference类来实现弱引用。

4. 虚引用也成为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系，一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK1.2之后，提供了PhantomReference类来实现虚引用。

4. 对象死亡过程

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候他们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过了，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的，低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待他运行结束，这样做的原因是，如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环，将很有可能导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize()方法时对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize()中成功拯救自己—只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可。譬如把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那么在第二次标记时他将被移除出“即将回收”的集合；如果对象这个时候还没逃脱，那基本上他就真的被回收了。

5. 回收方法区

Java虚拟机规范中说可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，在方法区中的进行垃圾收集的“性价比”一般比较低；在堆中，尤其是新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%~95%的空间，而方法区的垃圾收集效率远低于此。

方法区中的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量及无用类。判断常量是否废弃与判断堆中对象十分相似。例如，若常量池中存在字符串“abc”，而系统中并没有任何String对象的值为“abc”的，也就是没有任何对象引用它，那么它就可以被回收了。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。

判定一个类是否是“无用的类”需要同时满足下面3个条件：

1. 该类所有的实例都已经被回收了，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。

2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。

3. 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。

虚拟机可对同时满足以上3个条件的无用类进行回收，并不是必然回收，是否对类进行回收，HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数控制，还可以使用-verbose:class以及-XX：+TraceClasLoading、-XX:TraceClassUnLoading查看类加载和卸载的信息。

在大量使用反射、动态代理、CGLib等ByteCode框架、动态生成JSP以及OSGi这类频繁自定义ClassLoader的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能，以保证永久代不会溢出。