第 14 章：判定对象存活

这是《JVM 零基础实战指南》的独立章节版。本章从概念、实操和生产排查三个视角展开，代码块保留了原书可直接运行的版本。 GC 需要判断对象是否可达。主流 HotSpot 使用可达性分析，而不是引用计数。并发标记阶段还会遇到三色标注、浮动垃圾和漏标风险。

14.1 引用计数

object.references++
object.references--
references == 0 -> recycle

优点是实现直观、判定快，但存在循环引用问题：

class Node {
    Node next;
}

Node a = new Node();
Node b = new Node();
a.next = b;
b.next = a;
a = null;
b = null;

即使 a 和 b 已不可达，两者计数仍不为 0。HotSpot 主流实现不采用引用计数判定对象存活。

14.2 可达性分析

从 GC Roots 出发：

GC Roots
  |-- thread stacks
  |-- static fields
  |-- JNI references
  |-- class loaders
  +-- monitor locks

遍历对象图
  reachable  -> survive
  unreachable -> candidate

常见根：

14.3 安全点

GC 根扫描要求线程处于可识别引用位置的状态，即安全点。

常见安全点：

1. 方法返回；
2. 循环回边；
3. 异常抛出；
4. 特定调用位置。

问题：

GC 想停顿
  -> 某线程长时间运行到安全点
     -> 其他线程等待
        -> 停顿时间变长

排查诊断参数：

-XX:+PrintSafepointStatistics
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

参数可用性和输出格式与 JDK 版本相关。

14.4 三色标记

三色抽象：

流程：

roots -> gray set
while gray not empty
  object = pop gray
  scan fields
  referenced white -> gray
  object -> black

并发标记时应用线程同时在修改引用，因此必须保证不漏标存活对象。

14.5 多标与少标

多标：

对象标记时可达
  -> 标记后立刻不可达
     -> 成为浮动垃圾

浮动垃圾通常下一轮标记回收。

少标更严重：

存活对象未标记
  -> 被错误回收
     -> 程序数据损坏

并发收集器通过写屏障、快照和读屏障等机制保证不漏标。

14.6 并发标记阶段

G1 典型并发标记周期：

Initial Mark
  -> Root Scan
     -> Concurrent Mark
        -> Remark / Final Mark
           -> Cleanup

ZGC、Shenandoah 的阶段和屏障设计不同，不能直接套用 G1 的阶段图。

14.7 引用对象

SoftReference<Cache> soft;
WeakReference<Meta> weak;
PhantomReference<Resource> phantom;

可达性级别：

注意：

1. soft 行为与策略和内存压力相关；
2. weak 不等于缓存容量上限；
3. phantom 不应替代显式 close；
4. ReferenceQueue 需要处理线程；
5. 引用对象本身也要可达。

14.8 方法区与类回收

类卸载条件较苛刻：

1. 类所有实例已回收；
2. 加载它的 ClassLoader 已回收；
3. Class 对象没有其他引用。

观察：

jcmd <pid> GC.class_histogram
jcmd <pid> VM.classloader_stats

类泄漏来源：

1. 动态代理；
2. 脚本引擎；
3. 反射生成；
4. 热部署；
5. 容器隔离；
6. Agent。

14.9 MAT 判定泄漏

步骤：

打开 hprof
  -> Leak Suspects
     -> Dominator Tree
        -> Top Consumers
           -> Path to GC Roots
              -> 找业务引用链

过滤 weak / soft references 可以突出强引用路径。

14.10 常见误判

生产 dump 包含敏感数据，必须有审批、脱敏、加密和保存期限。

本章小结

HotSpot 用可达性分析判断对象存活，从 GC Roots 遍历对象图。并发标记需要处理三色标记、浮动垃圾和漏标风险。引用强度影响回收倾向，但 soft / weak 不是缓存容量治理。类回收依赖实例、ClassLoader 和 Class 对象都释放。

思考题

1. 为什么引用计数不适合 HotSpot？
2. 常见 GC Roots 有哪些？
3. 什么是浮动垃圾？
4. 三色标记中黑色和灰色分别表示什么？
5. 类卸载为什么依赖 ClassLoader 回收？