JVM学习记录2--垃圾回收算法

Posted 2022-11-27 duangl

首先要明确，垃圾回收管理jvm的堆内存，方法区是堆内存的一部分，所以也是。

而本地方法栈，虚拟机栈，程序计数器随着线程开始而产生，线程的结束而消亡，是不需要垃圾回收的。

1. 判断对象是否可以被回收

1.1 引用计数法

• 原理：给对象添加一个计数标志，被引用一次就加1，引用取消就减1，而垃圾回收时只需要回收计数值为0的即可。
• 优点：快，简单
• 缺点：无法解决循环引用，如A引用B，B引用A，然后A,B的计数值都是1，但实际上A,B都应该被回收。

1.2 根搜索算法

• 原理：通过一系列名为“GC Roots”的对象做为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链（用图论就是对象到GC Roots不可达），则说明对象不可用，可以回收。
• 优点：简单，暴力
• 缺点：对对象的描述只存在“引用”，“无引用”两种，太过纯粹，狭隘。我们希望当内存足够时，可以将一些“缓存”对象也保存在内存，当内存不足时在回收。

java 中引用类型分为4类。

强引用：只有引用关系在，垃圾回收器就不会回收。

软引用：引用关系在，内存足够时，不回收。内存不足时，回收。SoftReference类

弱引用：引用关系在，内存不管够不够，发生gc，必被回收。WeakReference

虚引用：不影响对象的行为，仅为对象被收集器回收时，收到一个系统通知。PhantomReference

2.垃圾回收算法

2.1 标记-清除算法（Mark-Sweep）

标记-清除算法是最基础的收集算法，分为两步。先是“标记”，这个过程就是判断对象是否可以被回收，具体方法就是引用计数法或根搜索算法。其次是“清除”。过程如下：

这种算法有两个缺点：一个是效率问题，标记和清除的过程效率不高；一个是空间问题，这种算法产生了很多不连续的内存碎片，当后续分配大对象时，会因为空间不足而多次触发回收，效率更加低下了。

2.2 复制算法（copying）

为了解决效率问题，复制算法将内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块内存用完了，就将存活的对象复制到另一块上面，然后将已使用的内存空间一次清理掉。这样就不需要考虑内存碎片问题了，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。但代价就是讲内存缩小了一半。过程如下：

现在的商业虚拟机都采用这种算法来回收新生代，IBM的专门研究表明，新生代中的对象98%是朝生夕死，所以并不需要安装1：1的比例来划分内存空间。而是将内存分为一个较大的eden区，两个survivor区。当回收，就eden和其中一个survivor区中存活对象一次性地拷贝到另一个survivor区。一般默认的大小比例为8：1。当然，假如survivor区大小不足的话，是需要依赖其它内存的（老生代）进行分配担保（Handle Promotion）。

2.3 标记-整理算法（Mark-Compact）

这个算法同样分为两步，首先是“标记”，这个标记-清除算法的“标记”一样，但后续的“整理”不是对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以为的内存。过程如下：

2.4 分代算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用了“分代算法”，这种算法并不是新的思想，只是根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把java堆分为新生代和老生代，这样就可以根据每个区域的特点，采用最适当的收集算法。比如，在新生代采用复制算法（copying）。老生代采用标记-清除算法或者标记-整理算法。

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