面试题：Java对象回收过程中对象的可达性分析原理

Question

详细阐述Java在进行对象回收时，是如何通过可达性分析来判断对象是否可回收的，包括使用的数据结构和具体的分析流程，以及可能出现的问题及解决方案。

Answer 1

可达性分析判断对象是否可回收

1. 数据结构：
   • GC Roots：是可达性分析的起始点集合。包括虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象等。这些对象被认为是“绝对不会被回收的”。
2. 分析流程：
   • 从GC Roots集合中的每一个根对象开始，按照对象之间的引用关系，通过引用链进行遍历。
   • 能够被遍历到的对象，即从GC Roots可达的对象，被标记为“存活”，不可达的对象则被标记为“可回收”。
   • 例如，有一个对象A，它被栈帧中的本地变量表引用，那么A就是从GC Roots可达的，在可达性分析中会被标记为存活。如果对象B没有任何从GC Roots出发的引用链与之相连，那么B就是不可达的，会被标记为可回收。
3. 可能出现的问题及解决方案：
   • 问题：
     • 对象的自我救赎：在可达性分析后，对象被判定为不可达，但对象可能覆盖了finalize()方法，并且在该方法中重新与GC Roots建立了连接，从而“复活”。这种情况可能导致对象本应被回收却没有被回收。
     • 对象的循环引用：两个或多个对象相互引用，形成一个封闭的引用环，而环中的对象都没有与GC Roots相连。从整体上看，这些对象是不可达的，但传统的可达性分析可能会误判它们为存活对象。
   • 解决方案：
     • 针对对象的自我救赎：Java虚拟机对finalize()方法的调用是有且仅有一次。如果某个对象在第一次被判定为不可达时，通过finalize()方法重新可达，那么在后续再次被判定为不可达时，不会再调用finalize()方法，直接回收该对象。
     • 针对对象的循环引用：在可达性分析算法中，基于引用链遍历的方式，不会因为对象之间的循环引用而误判对象存活。只要从GC Roots出发无法到达的对象，无论是否存在循环引用，都会被判定为可回收对象。例如，对象C和对象D相互引用，但如果它们都没有从GC Roots出发的引用链相连，那么在可达性分析时，C和D都会被标记为可回收。