周一晚上下班，我高高興興的回到家里面，女朋友蹦蹦跳跳的朝我跑過來，手里拿著掃把和拖布。這是又要打我么？我又做錯了什么事情么？我大腦在高速旋轉。這時，女朋友打破了沉默。

嗨，回來啦。諾，給你，我知道你最近在學習做家務。

Execuse Me？我在學習做家務？開什么玩笑，我躲還來不及呢。

唉，你就別謙虛啦。我今天幫你拿了一份快遞，是一本書《垃圾回收的算法與實現》。

額、你誤會了，我要學的垃圾回收不是要做家務的意思。

Garbage Collection，簡稱GC，中文名”垃圾回收”。是和計算機內存管理有關的概念，這里面的垃圾指的是程序不用的內存空間。

難道不是么？我說你怎么變得這么勤快了，那你順便給我講講吧。

好吧，那我們就從做家務開始說起吧。

什么是垃圾回收

說到做家務，我們肯定不免要丟棄一些東西，說的文明一點叫斷舍離，說的簡單一點就是丟垃圾。

在現實世界中，說到垃圾，指的就是那些不讀的書、不穿的衣服等。這種情況下的”垃圾”指的就是”自己不用的東西”。我們在整理家務的時候，一般是要做兩件事，找到家里不用的垃圾，把這些垃圾丟棄，以便放一些其他的有用的東西。

映射到計算機系統中也一樣，計算機的內存也是有限的，不可能把所有東西都一直存放在內存中，也需要定期釋放不用的內存空間。而這些不用的內存空間中存放的東西就是垃圾了。在程序中，垃圾回收的過程就是找到內存空間中的垃圾，然后進行垃圾回收，讓程序員能夠再次利用這部分空間。

呵，這還需要專門買一本書來看么？直接打開電腦清理大師不就解決了么？

額，這種工具確實可以幫助清理內存，但是他們是如何實現的才是我們關心的呀。

什么樣的東西算是垃圾

前面我們提到過，生活中的垃圾就是那些不用的東西。但是，『不用』這件事是如何確定的呢？

在日常做家務的時候，我們想要確定一個東西是否可以丟棄的時候，我們會有很多方法。

引用計數算法

第一種，我們在房間內找到一個感覺沒什么用的usb線的時候，我們是這樣判斷他有沒有用的：

1、看家里有沒有可以用得上這個充電口的設備。

2、看家里有沒有可以適配這個USB線的適配器。

如果有的話，那么我們就認為這根線是有用的，否則，這根USB線就會被我們標記為垃圾。等待被丟棄。

上面這種方式，在計算機的垃圾手機算法中叫做引用計數法，其算法過程是這樣的：給對象中增加一個引用計數器，每當有一個地方引用他時，計數器就加1，當引用失效時，計數器值就減1。當執行垃圾回收時，只需要判斷這個對象的引用計數器的數值是不是0就可以了。如果引用計數器數值為0，則表示可以回收。

這是一種比較簡單的算法了，這種垃圾回收方式比較簡單。

但是，這種丟垃圾的方式有一個缺點，那就是有可能效果不明顯，就像我們想要丟棄一個USB線的時候，發現只有一個MP3可以使用他，然后，我們就把USB線保留下來了。當我們想要丟棄MP3的時候，發現家里還有一根USB線可以用到他，這樣，MP3也被保留下來了。

但是，如果這個MP3和USB線根本就沒有人想要用了呢？比如這個USB線和MP3是家里的某個客人留下的，他表示已經不需要了呢？

這就是引用計數法的缺點，就是如果存在循環引用對象，將導致無法回收。

嗯，這種方式確實挺笨的，但是誰會想不到MP3已經沒有人使用了呢？

哈哈，這里只是比喻嘛。如果你要想到MP3是不是還有人用，那就是另外一種算法啦。

可達性分析算法

當然，日常生活中，我們判斷一個東西還有沒有用，不能僅僅看是不是有東西和他”配套”，還是要看家里人到底還用不用得到。

所以，比較靠譜一點的判斷一個東西是不是垃圾的時候，我們會拿著一個東西，問一遍家里的所有成員：這東西你還需要嗎？

如果得到的答案都是不需要的話，那就證明這個東西可以丟棄了。這樣就避免了MP3和USB線被誤保留的尷尬。

這種方式，就是從家庭成員出發，去判斷一個東西到底有沒有用。而不是從物品之間的相關關聯關系來判斷。

上面這種垃圾判斷的方法，在計算機中叫做可達性分析算法，這個算法的基本思路是通過一系列的”GC Root”的對象作為起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑成為引用鏈，當一個對象到GC Root沒有任何引用鏈相連時，則證明此對象是不可用的。

一個物品，沒有任何家庭成員宣布需要還要繼續使用。就像一個對象，到達所有的”GC Root”都沒有引用鏈是一樣的。

在Java語言中，可以作為GC Root的對象包括以下幾種：

1、虛擬機棧中引用的對象。

2、方法區中類靜態屬性引用的對象。

3、方法區中常量引用的對象。

4、本地方法棧中JNI引用的對象。

嗯，相比較來說，還是后面這種方法比較靠譜。

是的。

那知道哪些東西是不需要的了，是不是就可以直接扔了？

這個倒也不一定呢。

垃圾的宿命

一般情況下，我們對于一個家里面沒用的東西處理，不太會果斷的直接扔掉。有的時候對于一些有一定紀念意義的、或者比較貴重的東西會先保留一段時間，經過幾次清理，還是覺得沒用以后，才會被徹底扔掉。

其實，計算機的垃圾回收也是一樣的。就算一個對象，通過可達性分析算法分析后，發現其是『不可達』的，也并不是非回收不可的。

一般情況下，要宣告一個對象死亡，至少要經過兩次標記過程：

1、經過可達性分析后，一個對象并沒有與GC Root關聯的引用鏈，將會被第一次標記和篩選。篩選條件是此對象有沒有必要執行finalize()方法。如果對象沒有覆蓋finalize()方法，或者已經執行過了。那就認為他可以回收了。如果有必要執行finalize()方法，那么將會把這個對象放置到F-Queue的隊列中，等待執行。

2、虛擬機會建立一個低優先級的Finalizer線程執行F-Queue里面的對象的finalize()方法。如果對象在finalize()方法中可以『拯救』自己，那么將不會被回收，否則，他將被移入一個即將被回收的對象集合。

對象如何在finalize()中『拯救』自己呢？

最簡單的方式就是重新建立引用，比如把自己賦值給某個類變量或者對象的成員變量。

好啦。我終于明白了。

嗯，懂了就好，我不用收垃圾了吧。

不不不，我已經幫你通過算法分析過了，門口那一堆都是可以回收的對象，你處理一下吧。

額…

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總結

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