1. 概述
在这篇简短的文章中，我们将了解JVM如何确保收集无法访问但循环的引用。
首先，我们将探索不同类型的GC算法。之后，我们将了解JVM中如何处理循环引用。
还值得一提的是，GC不是JVM规范的一部分，由实现者自行决定。因此，每个JVM实现可能有不同的GC策略或根本没有。
在本文中，我们关注一种特定的JVM实现：HotSpot JVM。在整篇文章中，我们也可能交替使用JVM和HotSpot JVM这两个术语。
2. 引用计数
引用计数GC算法将引用计数与每个对象相关联，只要对该对象的引用数大于0，这些算法就会认为该对象处于活跃状态。通常，运行时将引用计数存储在对象头中。
在一个非常简单的实现中，每个对对象的新引用都应该触发一个原子引用计数增量。同样，每个新的取消引用都应该触发一个原子递减。
Swift编程语言使用一种引用计数形式进行内存管理。另外，JVM中没有基于引用计数的GC算法。
2.1 优点和缺点
从好的方面来说，引用计数可以在整个应用程序生命周期中分散内存管理成本，因为(几乎)没有周期性的GC问题。此外，它可能会在对象的引用计数达到0并变成垃圾时立即销毁对象。
引用计数也不是免费的午餐，在简单的实现中，更新引用计数可能效率低下，因为我们需要以原子方式递增或递减它。在这方面，很少有优化可以使引用计数更有效，例如延迟或缓冲引用计数方法。
但是，引用计数仍然存在一个严重的问题：它无法回收循环引用。
例如，假设对象A引用对象B，反之亦然。即使A和B从对象图中的其余部分变得不可访问，它们的引用计数也永远不会达到0，这是因为它们仍然相互持有引用。
事实证明，这类循环引用在计算机科学中非常普遍。例如，让我们考虑以下双向链表。首先，另一个对象引用了该列表：
链表可以从对象D到达，因此不应收集它，并且引用计数与此预期一致。现在，假设对象D本身变得不可访问：
尽管链表现在也不可达，但其组件的引用计数不止1。因此，使用这种简单的引用计数实现，运行时不会将此链表视为垃圾，即使它是。
3. 跟踪GC
跟踪收集器将通过从一组根对象(称为GC根)跟踪它们来确定对象的可达性，如果一个对象可以从根对象直接或间接到达，那么它将被认为是存活的。其他对象则无法访问，并将成为收集的候选对象：
一个简单的跟踪收集器的工作方式如下。从GC根开始，它递归地遍历对象图，直到没有更多的灰色对象可供访问。最后，它认为所有的白色对象都是不可访问的并且是收集的候选对象。这是三色标记算法的简单描述。
我们可以将GC根视为我们确定还活着的对象，例如，这些是Java和JVM中的一些GC根：
- 局部变量或栈帧现在引用的任何内容，这些变量被当前正在执行的方法使用，所以我们不想收集它们
- 实时线程
- 静态变量
- 系统类加载器加载的类
- JNI局部变量和全局变量
与引用计数收集器不同，跟踪收集器会定期执行收集过程。因此，在大多数情况下，分配和取消分配应该很快。但是，当GC开始时，可能会出现一些问题。
从好的方面来说，这些GC算法不会受到循环引用的影响。他们不是计算对每个对象的引用，而是从GC根开始遍历对象图。因此，即使存在一些循环引用，只要对象不可达，也会被回收，如上图所示。
非常有趣的是，将备份跟踪收集器与引用计数GC结合使用是修复引用计数中的循环引用的传统方法之一。
3.1 HotSpot JVM
在撰写本文时，HotSpot JVM中的所有GC实现都是跟踪收集器，包括CMS、G1和ZGC。因此，JVM不会遇到循环引用问题，这是本文的关键要点。
4. 总结
在这篇简短的文章中，我们了解了JVM如何处理循环引用。
要了解有关垃圾回收的更详细处理，强烈建议查看垃圾回收手册。
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