Java对象生命周期全解析：从类加载到GC回收的完整旅程

一、对象诞生阶段（加载与初始化）

Ⅰ 类加载机制

当程序首次访问某个类时，JVM通过多级加载器完成类信息的加载与验证：

public class Person {
    // 类首次使用时触发加载流程
    static {
        System.out.println("Person类初始化完成"); 
        // 类初始化阶段执行静态代码块:ml-citation{ref="7" data="citationList"}
    }
}

加载过程：

1. 加载（Loading） ：通过BootStrapClassLoader→ExtClassLoader→AppClassLoader三级委派机制加载.class文件47
2. 验证（Verification） ：检查字节码格式防止恶意代码注入（如修改魔数0xCAFEBABE）
3. 准备（Preparation） ：为静态变量分配内存并赋默认值（如int→0，对象→null）17
4. 解析（Resolution） ：常量池符号引用转为直接引用
5. 初始化（Initialization） ：执行<clinit>方法完成静态变量赋值7

Ⅱ 对象实例化

Person p = new Person(); 
// 真实内存操作步骤：
// 1. 指针碰撞或空闲列表方式堆内存分配（堆内存连续时优先指针碰撞）:ml-citation{ref="5,8" data="citationList"}
// 2. 内存空间初始化为零值（int age→0，String name→null）
// 3. 设置对象头（MarkWord+类元指针）
// 4. 执行构造函数<init>进行赋值:ml-citation{ref="7" data="citationList"}

内存分配策略：

• 新对象优先进入Eden区：默认占堆内存1/3空间18
• TLAB优化：通过-XX:+UseTLAB开启线程私有分配缓冲区，减少内存竞争7

二、对象存活阶段（堆内存迁移）

Ⅰ 新生代存活周期

public class SurvivorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        for(int i=0; i<100; i++) {
            // 每次分配1MB内存触发Minor GC
            byte[] data = new byte[1024*1024]; 
            list.add(data);
            
            // 第3次循环时Survivor区满，触发晋升
            if(i == 2) list.clear(); 
        }
    }
}

迁移过程：

1. Eden区分配：新对象99%在此分配（例外：大对象直接进老年代）
2. Minor GC触发：Eden满时启动复制算法，存活对象转移到Survivor区
3. 年龄计数器：每次GC后对象年龄+1（最大值15，可通过-XX:MaxTenuringThreshold调整）15
4. 晋升条件：
5. 年龄超过阈值
6. Survivor区同年龄对象总大小超过其空间50%
7. 分配担保失败（老年代剩余空间不足新生代对象总大小）58

Ⅱ 老年代生命周期

// 长期存活对象示例：缓存系统
public class CacheSystem {
    private static Map<String,Object> cache = new HashMap<>();
    
    public static void cacheData(String key, Object value) {
        cache.put(key, value); // 缓存长期持有引用
    }
    
    public static void clearCache(String key) {
        cache.remove(key); // 显式移除引用才能被回收
    }
}

老年代特点：

• 存放长期存活对象（如Spring单例Bean）
• 采用标记-清除或标记-整理算法（CMS/G1可并发处理）56
• Full GC触发条件：
• 老年代空间不足
• 永久代/元空间不足（JDK8+）
• System.gc()显式调用（不推荐）8

三、对象终结阶段（GC回收）

Ⅰ 回收判定算法

// 可达性分析示例
public class GCRootsDemo {
    Object instance;
    
    public static void main(String[] args) {
        GCRootsDemo a = new GCRootsDemo();
        GCRootsDemo b = new GCRootsDemo();
        a.instance = b; // 循环引用
        b.instance = a;
        
        a = null; // 切断GC Roots
        b = null;
        
        System.gc(); // 循环引用仍会被回收
    }
}

回收判定机制：

1. 可达性分析：从GC Roots（栈引用、静态变量等）出发遍历引用链
2. 两次标记流程：
3. 第一次标记不可达对象
4. 执行finalize()方法后二次标记（对象复活唯一机会）6

Ⅱ 回收执行过程

public class FinalizeDemo {
    static FinalizeDemo hook;
    
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("执行finalize方法");
        hook = this; // 对象复活
    }
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        hook = new FinalizeDemo();
        hook = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500); 
        System.out.println(hook != null ? "对象存活" : "对象被回收");
    }
}

终结阶段流程：

1. 不可见阶段：超出作用域但仍有潜在引用（如线程局部变量）
2. 不可达阶段：无任何GC Roots可达
3. 收集阶段：被GC标记为待回收对象
4. 终结阶段：执行finalize()方法（不保证及时性）
5. 内存释放：对象空间被重新分配给其他对象68

四、实战优化策略

Ⅰ 内存泄漏检测

// 典型内存泄漏场景：未关闭的资源
public class ResourceLeak {
    public static void main(String[] args) {
        List<Connection> connections = new ArrayList<>();
        while(true) {
            Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL);
            connections.add(conn); // 未关闭的连接持续堆积
            // 正确做法：使用try-with-resources自动关闭
        }
    }
}

检测工具：

• jmap：生成堆转储文件
• VisualVM：实时监控堆内存变化
• Eclipse MAT：分析内存泄漏根源46

Ⅱ GC调优参数