GC Roots 详解

GC Roots 是 Java 垃圾回收中可达性分析（Reachability Analysis） 的起点，从这些根节点向下搜索引用链，不可达的对象被判定为可回收。

GC Roots 分类

GC Root 类型	说明	示例
虚拟机栈引用	栈帧中的局部变量表	方法中的局部对象引用
方法区静态属性	类的静态变量	private static Object obj
方法区常量引用	常量池中的引用	字符串常量引用、final 常量
JNI 引用	本地方法栈中的引用	Native 方法引用的对象
JVM 内部引用	系统类加载器、Class 对象	ClassLoader.getSystemClassLoader()
synchronized 持有对象	被用作同步锁的对象	synchronized(obj){}
JMXBean / JVMTI	管理相关的引用	MBeanServer 注册的对象

JNI详解

局部变量为什么能作为 GC Root

• 局部变量存储在虚拟机栈的栈帧中
• 只要方法正在执行，该栈帧就处于”活跃”状态
• GC 从栈帧中的局部变量开始遍历对象引用图
• 当前方法可达的所有对象都必须存活
• 即使方法还没执行完的赋值语句：

  void method() {
      Object o = new Object(); // GC 开始时，o 还未初始化到 null
      // GC roots 不会包含未初始化的局部变量槽
  }

HotSpot 使用 OopMap 记录栈帧中哪些位置是对象引用，精确引导 GC 遍历，而不是扫描栈上所有数据。

静态变量生命周期

创建时机

• 类加载的准备阶段分配内存并设置默认值
• 初始化阶段执行 <clinit> 方法赋初始值
• 静态变量本身存储在方法区（元空间）

移除时机

静态变量作为 GC Root 的生命周期和类绑定：

• 静态变量指向的对象在类被卸载前不会被回收
• 类卸载条件（需同时满足）：
  1. 该类的所有实例都已被回收
  2. 加载该类的 ClassLoader 已被回收
  3. 该类的 java.lang.Class 对象没有任何引用

典型场景

// 静态变量引用的对象不会被 GC，直到类被卸载
class Holder {
    static Object CACHE = new Object();
    // CACHE 指向的对象一直存活，除非：
    // 1. CACHE = null 显式断开
    // 2. Holder 类被卸载
}

常见误区

• 静态变量不会像局部变量那样自动消失，必须显式置 null 或类被卸载才能断开引用
• 这也是内存泄漏的常见来源：静态集合类长期持有对象引用
• Tomcat 热部署：每个 Web App 使用自己的 ClassLoader，重启时丢老 ClassLoader 触发类卸载

面试要点

• GC Roots 是所有 GC 算法的前提（只要是需要回收堆的语言/运行时都类似）
• 局部变量是 GC Root 但不是永久的 — 方法退出后栈帧出栈就不再是 Root
• 静态变量的引用生存期 = 类生命周期，容易导致内存泄漏
• JNI Global Reference 也是 GC Root，且要求手动释放（不释放导致泄漏）

参考链接

• 快手电商-一面-19题总结 — Q3 GC Roots
• JVM-堆内存分代模型 — GC 回收与分代
• JVM-OOM排查指南 — OOM 排查
• JVM-GC类型对比 — 常见 GC 类型与回收器对比