JVM 如何判断对象是否存活的？

面试考察点

面试官提出这个问题，通常期望考察以下几个方面：

对 JVM 垃圾回收基础的理解：是否清楚垃圾回收的第一步就是 “标记”，即识别哪些对象是 “垃圾”，哪些是 “存活” 的。
对主流算法的掌握：是否了解引用计数法和可达性分析算法的核心思想，以及各自的优缺点。
对 GC Roots 的认知：是否清楚在可达性分析中，哪些对象可以作为 GC Roots，这直接关系到分析的准确性。
对 Java 引用的理解：是否知道强引用、软引用、弱引用、虚引用在判断对象存活时的不同作用，以及它们在缓存、内存敏感场景下的应用。
对对象“自救”机制的了解：是否知道 finalize() 方法的存在、作用以及它的局限性和不推荐使用的原因。
实际调优意识：能否将理论联系到实际开发，比如如何利用不同引用类型优化内存使用，避免内存泄漏。

核心答案

JVM 判断对象是否存活，最核心的算法是 可达性分析。

简单来说，就是从一组被称为 GC Roots 的根对象出发，通过引用链向下搜索。如果一个对象到任何一个 GC Roots 都没有任何引用链相连（即从 GC Roots 到这个对象是不可达的），那么这个对象就被判定为“可回收”的。

虽然引用计数法也是一种判断方式，但由于它无法解决对象之间循环引用的问题，主流的 Java 虚拟机（如 HotSpot）都没有采用它。

深度解析

原理/机制：可达性分析的工作流程

可达性分析算法的核心是找到所有的 “活对象”，剩下的自然就是 “死对象”。这个过程就像在一个有向图中，从一组根节点出发进行遍历，所有被访问到的节点标记为“存活”，未被访问到的节点就是“可回收”的。

那么，哪些对象可以作为 GC Roots 呢？

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象：比如当前正在执行的方法中，使用的局部变量、参数等所引用的对象。
方法区中类的静态属性引用的对象：比如一个类的静态成员变量（static 字段）引用的对象。
方法区中常量引用的对象：比如字符串常量池（String Table）中的引用。
本地方法栈中 JNI（即一般说的 Native 方法）引用的对象。
Java 虚拟机内部的引用：如基本数据类型对应的 Class 对象、常驻的异常对象（NullPointerException、OutOfMemoryError 等）、系统类加载器。
所有被同步锁（synchronized）持有的对象。
反映 Java 虚拟机内部情况的 JMXBean、JVMTI 中注册的回调、本地代码缓存等。

引用的类型与对象的 “生死”

判断对象是否存活，光靠可达性分析还不够，还需要考虑引用的强度。Java 提供了四种引用类型，它们在垃圾回收时的表现不同，直接影响了对象的 “存活” 判定。

强引用（Strongly Reference）
- 最常见的引用，如 Object obj = new Object()。
- 只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
软引用（Soft Reference）
- 用于描述一些还有用，但非必需的对象。
- 在系统将要发生内存溢出异常之前，会把只被软引用关联的对象列进回收范围进行第二次回收。如果这次回收后内存仍然不足，才会抛出 OOM。
- 应用场景：适合实现内存敏感的缓存，比如图片缓存、网页缓存。
弱引用（Weak Reference）
- 用于描述非必需对象，强度比软引用更弱。
- 被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。无论当前内存是否足够，垃圾收集器工作时，都会回收只被弱引用关联的对象。
- 应用场景：WeakHashMap、ThreadLocal 中的 ThreadLocalMap.Entry。
虚引用（Phantom Reference）
- 最弱的引用关系。为一个对象设置虚引用的唯一目的，就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
- 无法通过虚引用来取得一个对象实例。

对象的 “自我救赎” ——finalize() 方法

即使在可达性分析中，一个对象被判定为不可达，它也不是“非死不可”的。要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：

第一次标记：如果对象在进行可达性分析后发现没有与 GC Roots 相连的引用链，它会被第一次标记。
筛选与第二次标记：随后，JVM 会判断该对象是否有必要执行 finalize() 方法。如果对象没有覆盖 finalize() 方法，或者 finalize() 已经被 JVM 调用过了，那么 JVM 会认为“没有必要执行”，对象将直接回收。
“自救”机会：如果对象被判定为有必要执行 finalize() 方法，那么该对象会被放入一个名为 F-Queue 的队列中，稍后由一条由 JVM 自动建立的、低优先级的 Finalizer 线程去执行。如果在 finalize() 方法中，对象与引用链上的任何一个对象建立了关联（例如把自己 this 赋值给某个类变量或成员变量），那么它在第二次标记时就会被移出“即将回收”的集合，实现自救。如果 finalize() 执行后，对象仍然没有与任何引用链建立关联，那它就会被回收。

重要提示：finalize() 方法在 Java 9 中已被标记为弃用。因为它运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序，我们完全可以通过 try-finally 或其他方式更好地管理资源释放。永远不要依赖 finalize() 来释放关键资源或实现业务逻辑。

代码示例：软引用 vs 弱引用

import java.lang.ref.SoftReference;
import java.lang.ref.WeakReference;

public class ReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个强引用对象
        Object strongObj = new Object();
        System.out.println("强引用对象: " + strongObj);

        // 创建一个软引用
        SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());
        System.out.println("软引用对象: " + softRef.get());

        // 创建一个弱引用
        WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
        System.out.println("弱引用对象（GC前）: " + weakRef.get());

        // 主动触发垃圾回收
        System.gc();

        // 再次尝试获取弱引用对象（大概率已被回收）
        System.out.println("弱引用对象（GC后）: " + weakRef.get());

        // 此时，强引用依然存在，软引用在内存充足时也依然存在
        System.out.println("强引用对象: " + strongObj);
        System.out.println("软引用对象: " + softRef.get());
    }
}

输出结果（在不同 JVM 参数和环境下可能略有差异，但弱引用被回收是大概率事件）：

强引用对象: java.lang.Object@15db9742
软引用对象: java.lang.Object@6d06d69c
弱引用对象（GC前）: java.lang.Object@4e25154f
弱引用对象（GC后）: null
强引用对象: java.lang.Object@15db9742
软引用对象: java.lang.Object@6d06d69c

常见误区

误区一：认为引用计数法是主流算法。很多初学者会答引用计数法，但面试官更希望你指出它的循环引用缺陷，并引出主流的可达性分析。
误区二：混淆四种引用的回收时机。特别是软引用和弱引用，容易记反。记住：软引用是在 OOM 之前才回收，弱引用是只要 GC 就回收。
误区三：过度依赖 finalize()。甚至有人试图用它来做资源清理，这是非常不可靠且过时的做法。
误区四：认为 GC Roots 就是栈里的引用。GC Roots 是一组引用的集合，不仅仅是栈，还包括静态变量、常量、JNI 引用等。

总结

JVM 通过可达性分析算法，以一组确定性的 GC Roots 为起点，遍历对象图，不可达的对象即为 “垃圾”。同时，结合强、软、弱、虚四种引用类型，精细化地控制对象的回收时机，而 finalize() 方法仅提供一次不太可靠的“自救”机会，在实际开发中应避免使用。

发布于2026年02月14日|18:41:04