GcRoots底层剖析

在 Java 中，GC Roots（垃圾回收根对象）是垃圾回收器在执行垃圾回收时作为根节点的一组特殊对象。任何能够通过 GC Roots 直接或间接引用的对象都不会被垃圾回收，GC Roots 是垃圾回收算法的基础之一。 所以说呢，对于我们java程序员，了解哪些对象可以作为 GC Roots 对象，对 Java 程序的性能优化非常重要。

常见的 GC Roots 类型

以下是 Java 中常见的 GC Roots：

1. 栈中的局部变量（方法调用栈中的变量）

   • 位于各个线程的栈帧中的局部变量（如基本类型变量、对象引用）是 GC Roots，因为这些对象在方法执行时一直存活。例如：

     public void someMethod() {
         Object obj = new Object(); // 局部变量
     }
     

   • 这些局部变量在方法调用期间被保留，它们引用的对象不会被垃圾回收。

2. 活跃的线程对象

   • 所有正在运行的线程对象不会被垃圾回收。它们通常存储在堆上，但被 JVM 认为是“活跃”的，因此会被当作 GC Roots。例如，Thread 类的实例是活跃线程的引用。

3. 类的静态字段

   • 所有类加载器中加载的类的静态引用字段也是 GC Roots。类的静态字段会引用堆中的对象，这些对象不会被回收。

     public class SomeClass {
         public static Object staticObject = new Object(); // 静态字段
     }
     

   • 上面的例子中，staticObject 被引用的对象不会被回收。

4. JNI（Java Native Interface）引用

   • 通过 JNI 引用的对象，或直接由 JVM 或 native 代码持有的引用对象，也是 GC Roots。例如，Java 与 C/C++ 代码进行交互时，native 代码中持有的 Java 对象不会被回收。

5. 类加载器

   • 所有正在使用的类加载器也是 GC Roots，因为它们持有对类及其静态字段的引用。类加载器（如 Bootstrap ClassLoader、System ClassLoader）会被作为垃圾回收的根节点。

6. Java 内存管理中的管理对象

   • 一些 JVM 管理的特殊对象（如常量池中的常量）会被作为 GC Roots。例如，String.intern() 生成的字符串对象会被 JVM 特殊对待。

7. 同步锁（Monitor）持有的对象

   • 当一个对象被锁定（如通过 synchronized 关键字），这个对象也被认为是 GC Roots，因为它在同步块或方法执行期间一直存活。

8. 软引用、弱引用、虚引用

   • 这些特殊引用类型在特定的垃圾回收阶段也会被认为是 GC Roots。不同的引用类型对对象回收的强度不同。

其他常见的 JVM GC Roots

• Finalizer 队列中的对象：这些对象需要在被回收前执行 finalize() 方法。
• Java 反射中的方法区：包含类元数据、常量池等信息，使用中会被作为 GC Roots。
• 系统类：如 System.out 和 System.err，这些对象都是常驻内存的，因而被视作 GC Roots。

总结

GC Roots 是在 Java 垃圾回收算法中作为根的对象，它们保证在垃圾回收的过程中这些对象不会被回收。常见的 GC Roots 包括：

• 方法栈中的局部变量
• 活跃的线程
• 静态字段
• JNI 代码引用的对象
• 类加载器
• JVM 内部管理对象等

这些 GC Roots 的存在保证了它们引用的对象不会被 GC 线程回收，除非 GC Roots 本身不再有效。