垃圾回收算法以及垃圾回收器

Posted 2022-07-01 wx62be51b466b43

垃圾回收算法

前边简单的说明了一下如何判定对象是不是需要回收，该篇讨论一下常用的垃圾回收算法。但是只是讨论原理，并没有具体的代码实现，也就是说只是停留在理论层面，原因大概是首先这些算法其实并不难实现，其次这些算法只是一些基本的算法思想，每个虚拟机会在这些算法的思想上拓展自己的垃圾回收算法

标记清除

该算法其实分为两个过程，标记垃圾，然后清楚垃圾。
标记：标记过程其实就是前边说的两种标记算法。简单的理解一下：
首先存活的对象被标记为A，即将被回收的对象被标记为B，其他区域是没有被使用的区域。

标记完成后，统一回收。
内存就会成为这个样子。
缺点：其实这个方法虽然简单好实现，但是存在很大的缺点，内存碎片化严重。内存的内碎片指的是这片内存还没有被分配出去，但是因为比较小，或者不合适，很难被利用起来。操作系统中在说的内存分配问题是其实有说到这个问题，有一种技术就是内存紧缩技术，因为所有的内存都是被一个链表串起来了，所以可以把空闲的内存被搬运到一起去，这样就实现了内存的紧缩。但是这个搬运的过程其实是很耗时间的，所以不是一个很合理的方案。

标记复制

其实标记复制算法，借鉴了内存紧缩技术。
基本实现：标记复制算法是把内存分为两个部分。
红线的左边和右边是两块独立的区域。对象在某一固定的时刻只会出现在一侧
比如对象全在左侧，然后要回收B，首先把A给复制到右边，再把左边的内存全部回收。

这样几乎解决了因为回收内存带了的内碎片问题。但是，缺点也是十分明显的，因为对象的复制不是一件容易的事情，这个很耗时间。

标记整理算法

这个就是我们说的内存紧缩技术，把垃圾回收了以后重新整理对象，把他们搬运到内存到一段内存连续的空间里面去，这样就解决了因为垃圾回收带了的内碎片问题。

分代收集

这个算法的提出是基于虚拟机把内存分为新生代很老年代，统计学表明新生代的对象大多数都是生命期很短，这时候对新生代采用标记复制，因为需要复制的对象很少；对于老年代，对象的存活率较高，就用标记整理或者标记清除。

垃圾回收器

前边说的都是回收的算法，下面讨论一下这些算法的实现。根据这些算法以及拓展，虚拟机设计者设计了不同的垃圾回收器来回收垃圾

Serial 搜集器

这个词是序列化的缩写，也是历史最悠久的搜集器。这是一个单线程的搜集器，单线程不是说它的工作线程只有一个，指的是一旦它启动了，所有的线程都要停止，等它搜集完了再继续。所以也经常被叫做“Stop the world".
缺点：显然，如果这个搜集器工作时间很长，那么用户会感受到明显的停顿。但是还好，现在的设计已经可以把这个停顿缩减到几十毫秒到一百毫秒之间。

ParNew 搜集器

这个搜集器没有太大的创新，就是一个多线程版的Serial。在单个CPU工作的情况下，由于线程切换的开销，性能其实还没有Serial好。

Parallel Scavenge 搜集器

这是一个应用了新生代的垃圾收集器，使用标记复制算法。它的关注点不是用户停顿，而是吞吐量。具体点就是说CPU运行业务代码的比例，比如CPU运行了100分钟，垃圾回收用了1分钟，那么吞吐量就是99%。它的关注点在于最大化利用CPU的时间。

Serial Old

使用在老年代的垃圾搜集器，也是一个单线程版本的，使用标记整理算法。

CMS搜集器

CMS：并发低停顿搜集器，使用标记清楚算法，关注点在于最小化停顿。
实现比较复杂。是一个多线程搜集器

G1搜集器

这是虚拟机垃圾搜集现在为止比较先进的搜集器，额，还没仔细研究，待补。

以上就说明了，内存自动管理的内存回收。其实内存的自动管理就两个部分，内存分配和内存回收，下一篇讨论内存分配的机制。