2.4.1　强根

强根这个概念相对容易理解，这里使用线程栈来演示这个概念。假设JVM执行一段Java程序，如下所示：

int a = 2;
Object obj1 = new Object();
Object c = new Object();
{
    MyObject d = new MyObject(); //假设MyObject已经定义，且MyObject中有一个成员变量f指向Object
    d. f = c;
    // 地点一
}
// 地点二

现在来模拟一下JVM执行过程中内存的使用情况，在代码的地点一，内存布局如图2-14所示。

图2-14　地点一内存布局

其中图2-14中栈空间的使用通常在编译时就可以确定，堆空间通常是在运行时才能确定。每一个局部变量a、b、c、d在栈中都有一个槽位（slot）与之对应，这样在程序中才能访问到它们指向的对象或者数值。

这里稍微提示一下，代码d.f = c并不是将栈中c的值赋值给d.f，而是将c指向的堆地址赋值给d.f。

当代码执行到地点二时，内存布局如图2-15所示。

图2-15　地点二内存布局

此时因为变量作用域，变量d在栈中将无法访问（实际上该槽位被其他的变量使用），变量d因为已经死亡，其对应堆中的内存（图中灰色空间）也应该可以被回收重用。

基于栈变量可以找到堆空间中所有活跃的对象。当然，如果变量d在GC执行时死亡，在活跃对象的遍历过程中并不能知道变量d是否存在过，也无法知道变量d指向的内存空间。整个GC结束后只能得到所有活跃对象所占用的内存空间，所以追踪的GC算法都是管理活跃对象（将活跃对象赋值到新的空间，即复制算法，或者从整个空间中剔除活跃对象后，采用列表的方式管理自由空间），从而达到内存重用的目的。

当然实现层面可能还有更多细节需要考虑，例如在栈中一个槽位存放的值到底是指向堆空间的变量（即指针）还是一个立即数（在上述代码中变量a就是一个立即数），对于立即数对象，GC并不需要遍历（因为没有在堆空间中分配内存）。但是GC执行时并不知道槽位到底是一个地址还是一个立即数，如果做不精确的GC，可以把立即数也“当作”指针，只要立即数在堆空间的访问范围内，也会把对应的内存空间进行标记；如果做精确的GC，则必须区分立即数和指针，所以通常需要额外的信息来保存指针信息（例如使用额外的位图来描述栈空间的哪些槽位是指针），在GC执行时借助额外的信息就可以进行精确的回收。

经研究发现，通常不精确的GC和精确的GC相比，性能会有15%～40%的差距。

从栈变量作为根的例子可以看出，如果缺少某一个根，则必然会遗漏一些活跃对象，从而导致GC会访问非法内存。所以必须找到所有的强根并且逐一遍历，才能保证垃圾回收的正确性。