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舉個(gè)例子：

User user = new User("Jack");

user 這個(gè)變量是存在棧中的對(duì)吧，name = Jack 的這個(gè) User 對(duì)象是存在堆中的，創(chuàng)建對(duì)象自然是為了后續(xù)使用該對(duì)象，那么如何在堆中找到這個(gè)對(duì)象的具體位置呢(也稱為對(duì)象的訪問(wèn)定位)?

對(duì)象的訪問(wèn)定位方式是由虛擬機(jī) GC 的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)決定的，保守式 GC 使用的對(duì)象訪問(wèn)定位方式是使用句柄訪問(wèn)，準(zhǔn)確式 GC 使用的對(duì)象訪問(wèn)定位方式是直接指針訪問(wèn)。

這里出現(xiàn)了幾個(gè)專有名詞哈，下面我來(lái)一一解釋 ??

老規(guī)矩，背誦版在文末。點(diǎn)擊閱讀原文可以直達(dá)我收錄整理的各大廠面試真題

保守式 GC 與使用句柄訪問(wèn)

談到垃圾回收必然離不開(kāi)對(duì)象標(biāo)記算法，眾所周知，目前主流的對(duì)象標(biāo)記算法就是可達(dá)性分析法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可達(dá)性分析法是從 GC Roots 出發(fā)(注意是 GC Roots 說(shuō)明是有多個(gè) GC Root)，當(dāng)某個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒(méi)有任何引用鏈時(shí)，則該對(duì)象判定為可回收對(duì)象。

那么什么東西可以能作為 GC Roots 呢：

• 在虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象，譬如各個(gè)線程被調(diào)用的方法堆棧中使用到的參數(shù)、局部變量、臨時(shí)變量等
• 在本地方法棧中 JNI(即通常所說(shuō)的 Native 方法)引用的對(duì)象
• 在方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象，譬如 Java 類的引用類型靜態(tài)變量
• 在方法區(qū)中常量引用的對(duì)象，譬如字符串常量池(String Table)里的引用
• ......

針對(duì)到對(duì)象的訪問(wèn)定位(從棧中變量定位堆中對(duì)象)這個(gè)問(wèn)題，我們可以就取虛擬機(jī)棧(棧幀中的本地變量表)中引用的對(duì)象來(lái)說(shuō)明。

經(jīng)過(guò)上面的描述，問(wèn)題已經(jīng)簡(jiǎn)化成如何判斷虛擬機(jī)棧中的數(shù)據(jù)存的是一個(gè)引用還是一個(gè)基本數(shù)據(jù)?

打個(gè)比方：

從圖中可以看出，對(duì)于變量 a，JVM 在得到 a 的值后，肯定能夠立刻判斷出它不是一個(gè)引用，為什么?

因?yàn)橐檬且粋€(gè)地址，JVM 中地址是 32 位的，也就是 8 位的 16 進(jìn)制，很明顯 a 是一個(gè) 4 位 16 進(jìn)制，不能作為引用(這里的專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫對(duì)齊檢查)。

同時(shí)，JVM 對(duì)變量 d 也是能夠立刻判斷出它不是引用，因?yàn)?Java 堆的上下邊界是知道的，如圖中所標(biāo)識(shí)的堆起始地址和最后地址，JVM 發(fā)現(xiàn)變量 d 的值早就超出了 Java 堆的邊界，故認(rèn)為它不是引用(這里專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做上下邊界檢查)。

接下來(lái)才是重點(diǎn)，對(duì)于變量 b(實(shí)際是一個(gè)引用) 和變量 c(實(shí)際就是一個(gè) int 型變量)，發(fā)現(xiàn)他們兩個(gè)的值是一樣的，于是 JVM 就不能判斷了，在專業(yè)名稱上，基于這種方式的 GC 就稱為 “保守式 GC”，也稱為不能識(shí)別指針和非指針的 GC。

這里要說(shuō)明的是，雖然圖中畫(huà)了一個(gè)從變量 b 到對(duì)象 B 實(shí)例的一個(gè)箭頭，但 JVM 肯定是不知道的，畫(huà)個(gè)箭頭只是方便我們分析的

起始，這種保守式 GC 的內(nèi)存模型并不是上圖所示這般簡(jiǎn)單。

我們?cè)囅?，?dāng)執(zhí)行 b = null 之后，對(duì)象 B 的實(shí)例就應(yīng)該沒(méi)有任何指向了對(duì)吧，此時(shí)它就是個(gè)垃圾，應(yīng)該被回收掉。

但是 JVM 錯(cuò)誤的認(rèn)為變量 c 的值是一個(gè)引用，因?yàn)榇藭r(shí) JVM 很保守，擔(dān)心會(huì)判斷錯(cuò)誤，所以只好認(rèn)為 c 也是一個(gè)引用，這樣，JVM 認(rèn)為仍然有人在引用對(duì)象 B，所以不會(huì)回收對(duì)象 B。

這里似乎還看不出什么問(wèn)題，不過(guò)就是因?yàn)槟：臋z查，一些已經(jīng)死掉的對(duì)象被誤認(rèn)為仍有地方引用他們，GC 也就自然不會(huì)回收他們，從而引起了無(wú)用的內(nèi)存占用，造成資源浪費(fèi)。僅此而已。

更嚴(yán)重的問(wèn)題是，由于不知道疑似指針是否真的是指針，所以它們的值都不能改寫(xiě)。

比如上面保守式 GC 把 b 和 c 都看成是對(duì)象 B 實(shí)例的引用，一旦 B 這個(gè)對(duì)象實(shí)例移動(dòng)了，那么 b 和 c 的引用值都應(yīng)該修改，但如果 c 變量不是一個(gè)引用，而就單純只是一個(gè) int 型數(shù)據(jù)呢?

移動(dòng)對(duì)象就意味著要修正指針，換言之，對(duì)象就不可移動(dòng)了。這顯然是不可能的，GC 過(guò)程肯定伴隨存活對(duì)象的頻繁移動(dòng)。

有一種辦法可以在使用保守式 GC 的同時(shí)支持對(duì)象的移動(dòng)，那就是增加一個(gè)間接層，不直接通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)引用，而是添加一層 “句柄”(handle)在中間，所有引用先指到一個(gè)句柄池里，再?gòu)木浔卣业綄?shí)際對(duì)象。這樣，要移動(dòng)對(duì)象的話，只要修改句柄池里的內(nèi)容即可。

于是保守式 GC 真正的內(nèi)存模型出來(lái)了：

通過(guò)上圖，不難發(fā)現(xiàn)，在堆中增加了一個(gè)句柄池，當(dāng)對(duì)象 B 的實(shí)例更改存放地址后，JVM 只要改變句柄值，而不用改變變量 b 和變量 c 的值，這樣 JVM 就不用犯愁了，因?yàn)椴徽撟兞?c 是不是一個(gè)引用，之后用到 c 的地方，c 的值也沒(méi)有發(fā)生變化，可以正常使用。

不過(guò)很顯然，這樣的話引用的訪問(wèn)速度也就降低了。

簡(jiǎn)單總結(jié)下保守式 GC，也稱為不能識(shí)別指針和非指針的 GC，只能通過(guò)堆的上下邊界檢查和對(duì)齊檢查去判斷是否為一個(gè)引用。保守式 GC 有兩個(gè)缺點(diǎn)：

• 偽引用，如同上面所說(shuō)的，當(dāng) B = null 之后，本來(lái) B 對(duì)象應(yīng)該被當(dāng)作垃圾回收掉的，但是有變量 c 這么個(gè)偽引用存在，JVM 不敢動(dòng)手回收掉 B 對(duì)象
• 為了支持對(duì)象的移動(dòng)，增加了中間層句柄池，棧中的所有引用都指向這個(gè)句柄池中的地址，然后再?gòu)木浔刂姓业綄?shí)際對(duì)象，但是這樣占用了堆的空間并且降低了訪問(wèn)效率，需要兩次才能訪問(wèn)到真正的對(duì)象。

1996 年 1 月 23 日，Sun 發(fā)布 JDK 1.0，Java 語(yǔ)言首次擁有了商用的正式運(yùn)行環(huán)境，這個(gè) JDK 中所帶的虛擬機(jī)是 Classic VM，它采用的就是基于句柄的對(duì)象訪問(wèn)定位方式

準(zhǔn)確式 GC 與直接指針訪問(wèn)

與保守式 GC 相對(duì)的就是準(zhǔn)確式 GC，何為準(zhǔn)確式 GC?

就是我們準(zhǔn)確的知道，某個(gè)位置上面是否是指針，對(duì)于 Java 來(lái)說(shuō)，就是知道內(nèi)存中某個(gè)位置的數(shù)據(jù)具體是什么類型，譬如內(nèi)存中有一個(gè) 32 bit 的整數(shù) 123456，虛擬機(jī)將有能力分辨出它到底是一個(gè)指向了 123456 的內(nèi)存地址的引用類型還是一個(gè)數(shù)值為 123456 的整數(shù)，準(zhǔn)確分辨出哪些內(nèi)存是引用類型，這也是在垃圾收集時(shí)準(zhǔn)確判斷堆上的數(shù)據(jù)是否還可能被繼續(xù)使用的前提。

實(shí)現(xiàn)這種要求的方法有很多種，在 Java 中實(shí)現(xiàn)的方式是：從外部記錄下類型信息，存成映射表，在 HotSpot 中把這種映射表稱之為 OopMap，不同的虛擬機(jī)名稱可能不一樣，簡(jiǎn)而言之，OopMap 就是存著一系列信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)這種功能，需要虛擬機(jī)的解釋器和 JIT 編譯器支持，由他們來(lái)生成 OopMap。

現(xiàn)在主流的 Hotspot 虛擬機(jī)，都拋棄掉了以前 Classic VM 基于句柄(Handle)的對(duì)象查找方式，采用基于直接指針訪問(wèn)的方式，這樣每次定位對(duì)象都少了一次間接查找的開(kāi)銷(xiāo)，顯著提升執(zhí)行性能

最后放上這道題的背誦版：

?? 面試官：講一下對(duì)象的訪問(wèn)定位的方式

?? 小牛肉：對(duì)象的訪問(wèn)定位方式是由虛擬機(jī) GC 的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)決定的，保守式 GC 使用的對(duì)象訪問(wèn)定位方式是使用句柄訪問(wèn)，準(zhǔn)確式 GC 使用的對(duì)象訪問(wèn)定位方式是直接指針訪問(wèn)：

所謂保守式 GC 就是虛擬機(jī)無(wú)法識(shí)別指針和非指針，這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)就是一些已經(jīng)死掉的對(duì)象無(wú)法被回收，占用內(nèi)存;第二個(gè)就是對(duì)象無(wú)法移動(dòng)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在堆中引入了句柄池，所有引用先指到一個(gè)句柄池里，再?gòu)木浔卣业綄?shí)際對(duì)象。這樣，要移動(dòng)對(duì)象的話，只要修改句柄池里的內(nèi)容即可，虛擬機(jī)棧中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址。這就是使用句柄訪問(wèn)，顯然它多了一次間接查找的開(kāi)銷(xiāo)

所謂準(zhǔn)確式 GC 就是虛擬機(jī)準(zhǔn)確的知道內(nèi)存中某個(gè)位置的數(shù)據(jù)具體是什么類型，具體的實(shí)現(xiàn)方式就是使用一個(gè)映射表 OopMap 記錄下類型信息，虛擬機(jī)棧中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址，這樣就不需要多一次間接訪問(wèn)的開(kāi)銷(xiāo)了，這就是直接指針訪問(wèn)