坐稳了，让我们要用一个超有趣的故事来给你讲清楚Android的GC原理。咱们把内存管理比作一个"游乐园管理"的故事！
🎢 游乐园内存管理大冒险
📖 故事背景
想象Android虚拟机是一个巨大的游乐园：
- 对象 = 游客
- 内存 = 游乐园的座位
- GC = 游乐园管理员
public class Visitor {
String name; // 游客名字
Visitor friend; // 游客的朋友（对象引用）
boolean isPlaying; // 是否在玩耍
}
🔍 判断对象是否被回收的"三大法宝"
1. 引用计数法 - "数朋友法"
// 早期的做法：每个对象记录自己被引用的次数
class ReferenceCounting {
private int referenceCount = 0;
public void addReference() {
referenceCount++;
}
public void removeReference() {
referenceCount--;
if (referenceCount == 0) {
recycle(); // 没有朋友了，可以回收！
}
}
private void recycle() {
System.out.println("这个游客没人陪，可以回家了！");
}
}
问题：循环引用！就像两个游客互相认为是对方的朋友，但其实他们都在孤岛上：
Visitor zhangsan = new Visitor("张三");
Visitor lisi = new Visitor("李四");
zhangsan.friend = lisi; // 张三说李四是朋友
lisi.friend = zhangsan; // 李四说张三是朋友
// 两人互相引用，但实际没有外部引用，应该回收却回收不了！
2. 可达性分析法 - "社交网络排查法"
这是Android真正使用的方法！就像检查游客是否在"社交网络"中：
public class ReachabilityAnalyzer {
// GC Roots - 游乐园的"重要地标"
private Set<Object> gcRoots = new HashSet<>();
public void addGCRoot(Object root) {
gcRoots.add(root); // 添加GC根节点
}
public boolean isReachable(Object obj) {
Set<Object> visited = new HashSet<>();
return checkReachable(obj, visited);
}
private boolean checkReachable(Object obj, Set<Object> visited) {
if (gcRoots.contains(obj)) {
return true; // 直接连接到重要地标！
}
visited.add(obj);
// 递归检查所有引用关系
for (Object reference : getReferences(obj)) {
if (!visited.contains(reference) && checkReachable(reference, visited)) {
return true;
}
}
return false; // 孤立的游客，可以回收！
}
}
3. Finalize机制 - "最后救命稻草"
class Visitor {
// ... 其他代码 ...
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
try {
if (this.isPlaying) {
System.out.println("等等！我还在玩过山车！");
// 最后一次自救机会
saveMeIfYouCan();
}
} finally {
super.finalize();
}
}
private void saveMeIfYouCan() {
// 如果在这里重新建立引用，可以避免被回收
if (someImportantVisitor != null) {
someImportantVisitor.friend = this;
}
}
}
🎯 Android虚拟机的GC算法
1. 标记-清除算法 - "贴标签清理法"
class MarkSweepGC {
public void collectGarbage() {
// 第一阶段：标记
System.out.println("=== 开始标记阶段 ===");
markFromRoots();
// 第二阶段：清除
System.out.println("=== 开始清除阶段 ===");
sweepUnmarked();
}
private void markFromRoots() {
// 从GC Roots开始标记所有可达对象
Queue<Object> toVisit = new LinkedList<>(getGCRoots());
while (!toVisit.isEmpty()) {
Object current = toVisit.poll();
if (!isMarked(current)) {
markObject(current); // 贴上"存活"标签
// 继续标记引用的对象
for (Object reference : getReferences(current)) {
toVisit.offer(reference);
}
}
}
}
private void sweepUnmarked() {
for (Object obj : getAllObjects()) {
if (!isMarked(obj)) {
System.out.println("回收对象: " + obj);
freeMemory(obj); // 释放内存
} else {
unmarkObject(obj); // 清除标记，为下次GC准备
}
}
}
}
2. 复制算法 - "搬家整理法"
class CopyingGC {
private MemorySpace fromSpace = new MemorySpace("From空间");
private MemorySpace toSpace = new MemorySpace("To空间");
public void collectGarbage() {
System.out.println("开始复制GC：把所有活跃对象搬到新家！");
// 从GC Roots开始，把所有活跃对象复制到To空间
copyActiveObjects();
// 交换From和To空间
MemorySpace temp = fromSpace;
fromSpace = toSpace;
toSpace = temp;
// 清空旧的To空间（现在的From空间）
toSpace.clear();
}
private void copyActiveObjects() {
// 使用Cheney算法进行广度优先复制
// ... 具体实现 ...
}
}
3. 标记-整理算法 - "停车场挪车法"
class MarkCompactGC {
public void collectGarbage() {
// 第一阶段：标记（和标记-清除一样）
markFromRoots();
// 第二阶段：计算新位置
System.out.println("计算每个对象的新位置...");
computeNewLocations();
// 第三阶段：更新引用
System.out.println("更新所有指针指向新地址...");
updateReferences();
// 第四阶段：移动对象
System.out.println("把对象移动到新位置...");
compactObjects();
}
}
🏆 Android虚拟机的"王牌算法"
ART虚拟机（Android 5.0+）主要使用：分代收集 + 并发标记-清除
class ARTGenerationalGC {
// 年轻代 - 新游客区域
private MemoryRegion youngGeneration = new MemoryRegion("年轻代");
// 老年代 - 常客区域
private MemoryRegion oldGeneration = new MemoryRegion("老年代");
public void handleAllocation(Request request) {
if (youngGeneration.hasSpace()) {
// 在年轻代分配
youngGeneration.allocate(request);
} else {
// 年轻代满了，触发Minor GC！
System.out.println("年轻代满了，触发Minor GC！");
minorGC();
if (!youngGeneration.hasSpace()) {
// 如果还不够，晋升到老年代
promoteToOldGeneration(request);
}
}
// 检查老年代是否也需要GC
if (oldGeneration.isAlmostFull()) {
System.out.println("老年代也快满了，触发Major GC！");
majorGC();
}
}
private void minorGC() {
// 对年轻代使用复制算法（快速）
copyingGC.collect(youngGeneration);
}
private void majorGC() {
// 对老年代使用并发标记-清除（减少停顿）
concurrentMarkSweepGC.collect(oldGeneration);
}
}
🕒 GC调用时序图
🎪 现实中的游乐园管理策略
分代收集原理：
class GenerationalStrategy {
// 假设对象有"年龄"概念
class ObjectWithAge {
Object data;
int age = 0; // 经过的GC次数
}
public void processGC() {
// 年轻代GC很频繁（新游客流动性大）
if (youngGenerationGCCounter++ >= YOUNG_GC_THRESHOLD) {
doYoungGC();
}
// 老年代GC较少（常客比较稳定）
if (oldGenerationGCCounter++ >= OLD_GC_THRESHOLD) {
doOldGC();
}
}
private void doYoungGC() {
// 复制算法：快速清理短期对象
for (Object obj : youngGeneration.getObjects()) {
if (obj.isReachable()) {
obj.age++;
if (obj.age >= PROMOTION_AGE) {
// 晋升到老年代
promoteToOldGeneration(obj);
} else {
// 留在年轻代，复制到Survivor区
copyToSurvivorSpace(obj);
}
}
// 不可达对象直接被回收
}
}
}
💡 关键要点总结
- 判断对象存活：主要用可达性分析，从GC Roots出发
- GC Roots包括：栈帧中的局部变量、静态变量、JNI引用等
- Android主要算法：分代收集 + 并发标记-清除
- 优势：年轻代快速回收，老年代并发处理减少停顿
- 演进：从Dalvik的标记-清除到ART的更先进算法
现在你明白了吧？就像游乐园管理员一样，GC要聪明地判断哪些游客（对象）还在玩，哪些已经离开，然后高效地回收空间给新游客使用！
