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java编程开发是目前大多数软件编程开发程序员都在学习和使用的一种编程开发语言,今天我们就通过案例分析来简单了解一下,java编程引用计数法与可达性分析。
垃圾回收,顾名思义,便是将已经分配出去的,但却不再使用的内存回收回来,以便能够再次分配。在Java虚拟机的语境下,垃圾指的是死亡的对象所占据的堆空间。这里便涉及了一个关键的问题:如何辨别一个对象是存是亡?
我们先来讲一种古老的辨别方法:引用计数法(referencecounting)。它的做法是为每个对象添加一个引用计数器,用来统计指向该对象的引用个数。一旦某个对象的引用计数器为0,则说明该对象已经死亡,便可以被回收了。
它的具体实现是这样子的:如果有一个引用,被赋值为某一对象,那么将该对象的引用计数器+1。如果一个指向某一对象的引用,被赋值为其他值,那么将该对象的引用计数器-1。也就是说,我们需要截获所有的引用更新操作,并且相应地增减目标对象的引用计数器。
除了需要额外的空间来存储计数器,以及繁琐的更新操作,引用计数法还有一个重大的漏洞,那便是无法处理循环引用对象。
举个例子,假设对象a与b相互引用,除此之外没有其他引用指向a或者b。在这种情况下,a和b实际上已经死了,但由于它们的引用计数器皆不为0,在引用计数法的心中,这两个对象还活着。因此,这些循环引用对象所占据的空间将不可回收,从而造成了内存泄露。
目前Java虚拟机的主流垃圾回收器采取的是可达性分析算法。这个算法的实质在于将一系列GCRoots作为初始的存活对象合集(liveset),然后从该合集出发,探索所有能够被该集合引用到的对象,并将其加入到该集合中,这个过程我们也称之为标记(mark)。未被探索到的对象便是死亡的,是可以回收的。
那么什么是GCRoots呢?我们可以暂时理解为由堆外指向堆内的引用,一般而言,GCRoots包括(但不限于)如下几种:
Java方法栈桢中的局部变量;
已加载类的静态变量;
JNIhandles;
已启动且未停止的Java线程。
可达性分析可以解决引用计数法所不能解决的循环引用问题。举例来说,即便对象a和b相互引用,只要从GCRoots出发无法到达a或者b,那么可达性分析便不会将它们加入存活对象合集之中。
虽然可达性分析的算法本身很简明,但是在实践中还是有不少其他问题需要解决的。
比如说,在多线程环境下,其他线程可能会更新已经访问过的对象中的引用,从而造成误报(将引用设置为null)或者漏报(将引用设置为未被访问过的对象)。
误报并没有什么伤害,Java虚拟机至多损失了部分垃圾回收的机会。漏报则比较麻烦,因为垃圾回收器可能回收事实上仍被引用的对象内存。一旦从原引用访问已经被回收了的对象,则很有可能会直接导致Java虚拟机崩溃。
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