26. 什么是GC Roots？为什么GC Roots在垃圾回收中很重要？

PangHu大约 3 分钟

GC Roots 是垃圾回收过程中非常关键的概念，用于标识那些作为“根”节点的对象。这些根节点的对象被认为是“活跃的”，即在垃圾回收时，这些对象以及从它们出发可以直接或间接到达的所有对象，都是不可被回收的。

GC Roots的定义

GC Roots 是一组特殊的对象，垃圾回收器（GC）从这些对象开始，通过遍历对象图，来判断哪些对象是可达的、仍在使用的对象，哪些对象是不可达的、可以回收的对象。GC从这些根节点开始遍历，寻找所有可达对象，进而标记或保护这些对象，以防止它们被错误地回收。

常见的GC Roots对象

虚拟机栈（栈帧中的局部变量表）中的引用对象：
- 每个线程的栈帧中保存的局部变量，引用了当前正在执行的方法中的对象。这些对象是GC Roots的一部分。
方法区中的类静态属性引用的对象：
- 方法区中的类变量（静态变量），这些变量持有的对象引用也属于GC Roots。例如，类的静态字段指向的对象。
方法区中的常量引用的对象：
- 方法区中的常量池里持有的对象引用（如字符串常量池中的引用）。
本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象：
- 本地方法栈中调用Native方法时使用的JNI引用的对象。这些对象也被视为GC Roots的一部分。

GC Roots在垃圾回收中的重要性

标记可达对象：
- 在标记阶段，GC从GC Roots开始，遍历对象图，标记所有从GC Roots可达的对象为“存活对象”。
- 任何没有被标记的对象都被认为是不可达的，可以被垃圾回收器回收。
防止误回收：
- GC Roots确保了那些被程序使用的重要对象不会被错误地回收。例如，静态字段指向的对象，栈中的局部变量对象，JVM会通过GC Roots识别并保护这些对象。
优化性能：
- 通过GC Roots，垃圾回收器能够高效地识别存活的对象，并避免对整个堆内存进行全量扫描，从而优化垃圾回收的性能。
- 只需从GC Roots开始进行一次标记，不需要逐个遍历所有对象，这使得垃圾回收的效率得以提升。

GC Roots的遍历算法

可达性分析算法（Reachability Analysis）：
- JVM使用可达性分析算法从GC Roots开始，通过一系列的引用（Reference），判断对象是否可达。
- 可达对象被认为是存活的，继续保留在内存中；不可达对象会被标记为垃圾，等待回收。
引用类型的支持：
- 在遍历过程中，不仅仅是强引用（Strong Reference），JVM还考虑了其他类型的引用，如软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）和虚引用（Phantom Reference），以适应不同的内存管理需求。

总结

GC Roots在垃圾回收中起着至关重要的作用。它们是垃圾回收过程中的起点，通过从GC Roots出发，垃圾回收器可以有效地确定哪些对象是存活的，哪些对象可以被回收。理解GC Roots的概念有助于更好地理解JVM垃圾回收的工作原理以及Java内存管理的基本机制。