2.4.3　JVM优化实现引入的弱根

在Java语言的发展过程中，JVM的研究者发现在JVM内部可以优化实现，从而节约内存或者提高程序执行的效率。为了达到这样的目的，JVM内部也需要引入一些弱根来保证程序运行的正确性。

这里以字符串为例来演示JVM的一个弱根。Java类库中String类提供了一个intern()方法用于优化JVM内存字符串的存储，intern()方法用来返回常量池中的某字符串。其目的是当Java程序中存在多个相同的字符串时可以共用一个JVM的底层对象表示，从而节约空间。代码片段如下：

String str1 = new String("abc");
String str2 = new String("abc");
str1.intern();
str2.intern();

在示例中，str1和str2都执行了intern()方法，JVM在执行时会优化底层的存储，可以简单地理解intern()方法的功能是：在JVM里面使用一个StringTable（使用hash table实现）存储字符串对象，如果StringTable中已经存在该字符串，则直接返回常量池中该对象的引用；否则，在StringTable中加入该对象，然后返回引用。

str1.intern()执行后，在StringTable中使用hash table存储这个String对象。因为str1对应的字符数组对象并不在StringTable中，所以它会被加入StringTable中。如图2-16所示，图中用圆表示对象（这里我们忽略外部的引用根信息）。

图2-16　intern()方法执行前后的内存示意图

当执行str2.intern()时，首先计算str2的hash code，然后用hash code和str2的字符数组对象在StringTable查找是否已经存储了String对象，并且比较存储的String对象hash code与字符串数组是否相同，如果相同，则不需要再次把字符串放入StringTable中了，并且返回str1这个对象。

JVM在内部使用了StringTable来存储字符串intern的结果，其结构如图2-17所示。

图2-17　StringTable存储结构图

通过StringTable的方式方便共享字符串对象，但是会带来回收方面的问题。如果所有的共享变量都死亡，StringTable中的共享对象也应该释放。但什么时候可以回收或者释放StringTable占用的内存呢？在GC执行过程中，当强根遍历完成后，需要再次遍历StringTable，如果发现没有任何相关的引用，则StringTable中的共享对象可以释放，这个时候就可以回收了。可以看出，当GC的强根遍历完成后需要额外针对StringTable遍历来完成一些内存的释放，而StringTable和GC执行过程中对象的活跃性并无任何关系，仅仅是JVM内部设计带来的额外遍历，这样的根也称为弱根。

从上面的介绍可以看出，对于弱根，如果不进行遍历，则会导致一定程度的内存泄露，但是并不会影响Java程序正确地执行。为了保障GC执行的性能，在新生代回收中通常不回收这类弱根。当然由于JVM内存设计的复杂性，在一些新生代回收实现中也会处理这类弱根，其原因涉及对另外一些特性的支持的影响（例如类回收或者字符串去重等），这里不再展开介绍。