垃圾回收

Posted 2021-06-01 奔跑的小龙码

堆里面存放着Java几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还"活着"，哪些已经"死去"

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 一、判断对象是否已死

• 引用计数算法

描述：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值+1；当引用失效时，计数器值-1；当计数器值为0时，代表对象不再被使用
优点：实现简单，效率高
缺点：当对象之间存在相互循环依赖时，难以解决

public class ReferenceCountGCTest {

private Object instance;

public static void main(String[] args) throws IOException {
    ReferenceCountGCTest objA = new ReferenceCountGCTest();
    ReferenceCountGCTest objB = new ReferenceCountGCTest();
    objA.instance = objB;
    objB.instance = objA;

    objA = null;
    objB = null;

    // 触发GC，但不会对objA和objB进行回收，因为objA和objB之间存在相互依赖，计数值不为0
    System.gc();
}

• 可达性分析算法

描述：通过一系列的GC Roots对象作为根节点，然后从这些根节点向下搜索，搜索所经过的路径为"引用链"；当一个对象到GC Roots没有任何引用链时，代表对象不再被使用

 如上图所示，object6、object7、object8和object9都无法到达GC Roots根节点，所以会判定为可回收的对象

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二、垃圾回收算法

• 标记-清除算法

描述：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象

缺点：

1."标记"和"清除"两个过程的效率都不高

2.标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，当分配大对象时，找不到足够的连续空间而不得不提前触发另一次垃圾收集动作

• 复制算法

描述：为了解决效率问题，"复制算法"出现了。将内存按容量划分大小相等的两块；每次只使用其中一块内存，当这一块内存用完了，将还存活的对象复制到另一块内存，然后把之前使用过的一块内存空间一次清理掉。内存不连续碎片只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可

优点：解决了内存碎片问题，实现简单，运行高效

缺点：内存缩小为原来的一半

现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，IBM研究表明，新生代中的对象98%是"朝生夕死"（活不过1次垃圾回收）的，所以并不需要按照1:1的比例来划分空间，而是将新生代的内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor空间，另外一块Survivor空间进行保留；

当回收时，将Eden和Survivor空间存活的对象复制到另一块的Survivor空间，然后清理之前使用的Eden和Survivor空间；

HotSpot虚拟机默认将Eden和两块Survivor空间比例为8:1:1，这样在新生代可用内存空间达到90%（80%+10%），仅10%的内存会被浪费；

大多情况下，新生代中98%的对象是可回收的，仅剩2%存活对象，另外一块Survivor空间完全够用，但不能保证每次回收都不多于10%的存活对象。当另外一块Survivor空间没有足够内存来存放上一次新生代收集下来的存活对象，则将这些对象通过分配担保机制进入老年代；

• 标记-整理算法

复制算法在对象存活率较高时，就要进行频繁的复制操作，效率将会变低。当不想浪费50%的内存空间时，就需要有额外的空间进行分配担保；

根据老年代的特点（对象存活率高，没有额外空间对它进行分配担保），一般不能直接选用复制算法，而提出了"标记-整理"算法；

描述：首先标记所有需要回收的对象，然后让所有存活着的对象都向一端移动，最后直接清理掉端边界以外的内存

• 分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用"分代收集"算法，根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般把Java堆分为新生代和老年代，这样就可用根据各个年代的特点选择最适当的收集算法。
在新生代中，每次垃圾收集都会有大批对象死去，只有少量存活，所以可用选用复制算法，只需要将少量的存活对象进行复制保留，就可用完成收集；
在老年代中，因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用"标记-清除"或者"标记-整理"算法进行垃圾收集；