JVM 中的 GC Roots 和可达链

什么是GC Root 对象?

简单讲，凡是被常量、静态变量、全局变量、运行时方法中的变量直接引用的对象，原则上不能被GC释放。

JVM中对内存进行回收时，需要判断对象是否仍在使用中，可以通过 GC Roots Tracing辨别。

GC Roots 定义：

通过一系列名为”GCRoots”的对象作为起始点，从这个节点向下搜索，搜索走过的路径称为ReferenceChain,当一个对象到GCRoots没有任何ReferenceChain相连时，（图论：这个对象不可到达），则证明这个对象不可用。

可以作为GC Root 引用点的是：

JavaStack中的引用的对象。
方法区中静态引用指向的对象。
方法区中常量引用指向的对象。
Native方法中JNI引用的对象。

所谓“GC roots”，或者说tracing GC的“根集合”，就是一组必须活跃的引用。

Tracing GC的根本思路就是：给定一个集合的引用作为根出发，通过引用关系遍历对象图，能被遍历到的（可到达的）对象就被判定为存活，其余对象（也就是没有被遍历到的）就自然被判定为死亡。注意再注意：tracing GC的本质是通过找出所有活对象来把其余空间认定为“无用”，而不是找出所有死掉的对象并回收它们占用的空间。
GC roots这组引用是tracing GC的起点。要实现语义正确的tracing GC，就必须要能完整枚举出所有的GC roots，否则就可能会漏扫描应该存活的对象，导致GC错误回收了这些被漏扫的活对象。

这就像任何递归定义的关系一样，如果只定义了递推项而不定义初始项的话，关系就无法成立——无从开始；而如果初始项定义漏了内容的话，递推出去也会漏内容。

常说的GC(Garbage Collector) roots，特指的是垃圾收集器（Garbage Collector）的对象，GC会收集那些不是GC roots且没有被GC roots引用的对象。

Java 进行GC的时候会从GC root进行可达性判断，常见的GC Root有如下：

• 通过System Class Loader或者Boot Class Loader加载的class对象(通过自定义类加载器加载的class不一定是GC Root)
• 处于激活状态的线程
• 栈中的对象
• JNI栈中的对象
• JNI中的全局对象
• 正在被用于同步的各种锁对象
• JVM自身持有的对象，比如系统类加载器等。

在调查内存泄漏原因的时候可以根据GC Root来推导.

常用的GC算法

了解了这些，我们来看一下常用的GC算法

标记回收算法

从GC root进行遍历，把可达对象都标记，剩下那些不可达的进行回收，这种方式需要中断其他线程，并且可能产生内存碎片

复制算法

把内存区域分为两块，每次使用一块，GC的时候把一块中的内容移动到另一块中，原始内存中的对象就可以被回收了。

标记压缩算法

和标记回收差不多，但是在回收的时候会对可达对象进行整理，将其压缩到内存的一段，避免内存碎片

分代算法

将内存区域分代，对不同的代使用不同的回收算法，通常分为新生代，老年代，和永久带。
新生代一般包含三个区域，Eden区和两个Survivor区，新生代一般采用复制算法

老年代一般采用标记压缩算法.

GC Root 对象有哪些？

JVM垃圾回收的根对象的范围有以下几种：

（1）虚拟机（JVM）栈中引用对象

（2）方法区中的类静态属性引用对象

（3）方法区中常量引用的对象（final 的常量值）

（4）本地方法栈JNI的引用对象

一个对象可以属于多个root，GC root有几下种：
• Class - 由系统类加载器(system class loader)加载的对象，这些类是不能够被回收的，他们可以以静态字段的方式保存持有其它对象。我们需要注意的一点就是，通过用户自定义的类加载器加载的类，除非相应的java.lang.Class实例以其它的某种（或多种）方式成为roots，否则它们并不是roots，.

• Thread - 活着的线程

• Stack Local - Java方法的local变量或参数

• JNI Local - JNI方法的local变量或参数

• JNI Global - 全局JNI引用

• Monitor Used - 用于同步的监控对象

• Held by JVM - 用于JVM特殊目的由GC保留的对象，但实际上这个与JVM的实现是有关的。可能已知的一些类型是：系统类加载器、一些JVM知道的重要的异常类、一些用于处理异常的预分配对象以及一些自定义的类加载器等。然而，JVM并没有为这些对象提供其它的信息，因此就只有留给分析分员去确定哪些是属于"JVM持有"的了。