JVM探究之 —— 垃圾回收

Posted 2020-11-29 zjfjava

1. 垃圾收集算法

1.1 标记清除（Mark-Sweep）算法

标记—清除算法是第一种使用和比较完善的垃圾回收算法，后续的收集算法都是基于其设计思路并对其不足进行改进而得到的。

该算法分为“标记”和“清除”两个阶段：

• 首先标记出所有需要回收的对象，其标记的过程就是判断对象有效性，执行可达性分析的过程；
• 在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

它的主要不足有两个：

• 一个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；
• 另一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

    

1.2 复制（Copying）算法

复制算法通过采用双区域交替使用这种方式解决了标记—清除算法中效率低下的问题。它将可可用内存划分为两个等量的区域（使用区和空闲区），每次只使用一块。当正在使用的区域需要进行垃圾回收时，存活的对象将被复制到另外一块区域。原先被使用的区域被重置，转为空闲区。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

这种算法的代价是：

将内存缩小为了原来的一半，空间利用率较低。

基于复制算法的上面缺陷，可以将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。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的内存会被“浪费”。

   

3. 标记-整理（Mark-Compact）算法

复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低。更关键的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况，所以在老年代一般不能直接选用这种算法。

所以根据老年代的特点提出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

 

 

1.4 分代收集（Generational Collection）算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”（Generational Collection）算法，这种算法并没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。

一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

• 在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。
• 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—清理”或者“标记—整理”算法来进行回收。

2. 垃圾收集器

如果说收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。

2.1 Serial收集器