Java Garbage Collectionは循環参照とどのように連携しますか？

私の理解では、Javaのガベージコレクションは、他のオブジェクトがそのオブジェクトを「指し示していない」場合、一部のオブジェクトをクリーンアップします。

私の質問は、次のようなものがあればどうなるかです。

class Node {
    public object value;
    public Node next;
    public Node(object o, Node n) { value = 0; next = n;}
}

//...some code
{
    Node a = new Node("a", null), 
         b = new Node("b", a), 
         c = new Node("c", b);
    a.next = c;
} //end of scope
//...other code

a、b、そしてcゴミを収集する必要があるが、それらは、他のすべてのオブジェクトから参照されています。

Javaガベージコレクションはこれをどのように処理しますか？（または単にメモリドレインですか？）

JavaのGCは、ガベージコレクションルートから始まるチェーンを通じて到達できないオブジェクトを「ガベージ」と見なし、これらのオブジェクトが収集されます。オブジェクトが互いに向き合ってサイクルを形成している場合でも、ルートから切り離されたオブジェクトは依然としてゴミです。

詳細については、「付録A：Javaプラットフォームパフォーマンスのガベージコレクションの真実：戦略と戦術」の到達不能オブジェクトに関するセクションを参照してください。

はいJavaガベージコレクターは循環参照を処理します！

How?

ガベージコレクションルート（GCルート）と呼ばれる特別なオブジェクトがあります。これらは常に到達可能であり、独自のルートにそれらを持っているオブジェクトも同様です。

単純なJavaアプリケーションには、次のGCルートがあります。

1. メインメソッドのローカル変数
2. メインスレッド
3. メインクラスの静的変数

使用されなくなったオブジェクトを判別するために、JVMは非常に適切にマークアンドスイープアルゴリズムと呼ばれるものを断続的に実行します。次のように機能します

1. アルゴリズムは、GCルートから始めてすべてのオブジェクト参照を走査し、見つかったすべてのオブジェクトを生きているとマークします。
2. マークされたオブジェクトによって占有されていないヒープメモリはすべて解放されます。単純にフリーとしてマークされ、基本的に未使用のオブジェクトはスイープされます。

したがって、GCルートから到達できないオブジェクトがある場合（自己参照または循環参照であっても）、ガベージコレクションの対象になります。

もちろん、プログラマーがオブジェクトの逆参照を忘れた場合、これによりメモリリークが発生することがあります。

ソース：Javaメモリ管理

ガベージコレクタは、CPUレジスタ、スタック、グローバル変数など、常に「到達可能」と見なされる「ルート」の場所のセットから始まります。それらの領域でポインタを見つけ、それらが指すすべてを再帰的に見つけることによって機能します。それがすべて見つかったら、それ以外はすべてゴミです。

もちろん、主に速度を上げるために、かなりの数のバリエーションがあります。たとえば、最新のガベージコレクターは「世代別」です。つまり、オブジェクトを世代に分割します。オブジェクトが古くなるにつれて、ガベージコレクターは、そのオブジェクトがまだ有効かどうかを判断しようとするたびに、長くなります。 -それはそれが長い間生きていた場合、それがさらに長く生き続ける可能性がかなり高いと思い込んでいるところです。

それでも、基本的な考え方は同じです。それはすべて、当然のことながら使用できる可能性があるいくつかのルートセットから開始し、次にすべてのポインターを追跡して、他に何が使用できるかを見つけることに基づいています。

興味深いことに、ガベージコレクターのこの部分と、リモートプロシージャコールなどのオブジェクトをマーシャリングするためのコードとの類似性の度合いに驚かされることがよくあります。いずれの場合も、オブジェクトのルートセットから開始し、参照している他のすべてのオブジェクトを見つけるためにポインターを追跡しています...

あなたは正しいです。説明するガベージコレクションの特定の形式は、「参照カウント」と呼ばれます。最も単純な場合の動作方法（概念的には、少なくとも、参照カウントの最新の実装は実際にはまったく異なる方法で実装されています）は次のようになります。

• オブジェクトへの参照が追加されると（たとえば、変数またはフィールドに割り当てられ、メソッドに渡されるなど）、その参照カウントは1ずつ増加します。
• オブジェクトへの参照が削除されると（メソッドが返され、変数がスコープ外になり、フィールドが別のオブジェクトに再割り当てされるか、フィールドを含むオブジェクト自体がガベージコレクションされます）、参照カウントが1ずつ減ります。
• 参照カウントが0に達するとすぐに、オブジェクトへの参照がなくなります。つまり、オブジェクトを使用できなくなり、ゴミであり、収集できます。

そして、この単純な戦略には、あなたが非難する問題があります。AがBを参照し、BがAを参照する場合、それらの参照カウントは両方とも決して、彼らは収集されません飽きないだろうことを意味する、1未満になることはありませ。

この問題に対処する方法は4つあります。

1. それを無視します。十分なメモリがある場合は、サイクルが小さく、頻度が低く、ランタイムが短い場合、単にサイクルを収集しないで済む可能性があります。シェルスクリプトインタープリターについて考えてください。シェルスクリプトは通常、数秒間しか実行されず、多くのメモリを割り当てません。
2. 参照カウントガベージコレクターを別のコレクターと組み合わせる、サイクルに問題のない。たとえば、CPythonはこれを行います。CPythonのメインガベージコレクターは参照カウントコレクターですが、トレースガベージコレクターが時々実行されてサイクルを収集します。
3. サイクルを検出します。残念ながら、グラフのサイクルを検出することは、かなり高価な操作です。特に、トレースコレクターとほぼ同じオーバーヘッドが必要なため、そのうちの1つを使用することもできます。
4. あなたや私がするような素朴な方法でアルゴリズムを実装しないでください：1970年代以来、単一の操作でサイクル検出と参照カウントを組み合わせることで、どちらかを行うよりも大幅に安価な非常に興味深いアルゴリズムが複数開発されました別々に、またはトレーシングコレクターを実行します。

ちなみに、ガベージコレクターを実装するもう1つの主要な方法（および上記で数回示唆したとおり）はトレースです。トレーシングコレクターは到達可能性の概念に基づいています。常に到達可能であることがわかっているいくつかのルートセット（たとえば、グローバル定数、またはクラス、現在のレキシカルスコープ、現在のスタックフレーム）から始め、そこからルートセットから到達可能なすべてのオブジェクトを追跡します。ルートセットなどから到達可能なオブジェクトから到達可能なすべてのオブジェクト。そのクロージャにないものはすべてゴミです。Object

サイクルはそれ自体の中でのみ到達可能であり、ルートセットからは到達可能でないため、収集されます。

Java GCは、あなたが説明したように実際には動作しません。「GCルート」と呼ばれることが多いオブジェクトの基本セットから始まり、ルートから到達できないオブジェクトを収集すると言う方がより正確です。
GCルートには次のようなものが含まれます。

• 静的変数
• 現在実行中のスレッドのスタックにあるローカル変数（該当するすべての「this」参照を含む）

したがって、あなたのケースでは、ローカル変数a、b、cがメソッドの最後でスコープから外れると、3つのノードのいずれかへの参照を直接または間接的に含むGCルートはなくなります。ガベージコレクションの対象となります。

TofuBeerのリンクには、必要に応じて詳細が記載されています。

この記事（入手不可）は、ガベージコレクターについて深く掘り下げています（概念的には...いくつかの実装があります）。投稿に関連する部分は「A.3.4到達不能」です。

A.3.4到達不能オブジェクトへの強い参照が存在しない場合、オブジェクトは到達不能状態になります。オブジェクトに到達できない場合、そのオブジェクトは収集の候補です。表現に注意してください。オブジェクトが収集の候補であるからといって、すぐに収集されるわけではありません。JVMは、オブジェクトが消費するメモリがすぐに必要になるまで、収集を自由に遅らせることができます。

ガベージコレクションは通常、「他のオブジェクトがそのオブジェクトを「指し示していない」限り、オブジェクトをクリーンアップする」ことを意味しません（参照カウントです）。ガベージコレクションは、プログラムから到達できないオブジェクトを見つけることを大まかに意味します。

したがって、あなたの例では、a、b、cがスコープから外れた後、これらのオブジェクトにアクセスできなくなったため、GCによって収集できます。

ビルはあなたの質問に直接答えました。アムノンが言ったように、ガベージコレクションの定義は参照カウントだけです。マークやスイープ、コピーのコレクションなどの非常に単純なアルゴリズムでも、循環参照を簡単に処理できることを追加したいと思いました。だから、それについて魔法はありません！