JVM 垃圾回收算法

Posted 2020-08-15 程序媛的故事

在说垃圾回收算法之前，先谈谈JVM怎样确定哪些对象是“垃圾”。

1.引用计数器算法：

引用计数器算法是给每个对象设置一个计数器，当有地方引用这个对象的时候，计数器+1，当引用失效的时候，计数器-1，当计数器为0的时候，JVM就认为对象不再被使用，是“垃圾”了。

引用计数器实现简单，效率高；但是不能解决循环引用问问题（A对象引用B对象，B对象又引用A对象，但是A,B对象已不被任何其他对象引用），同时每次计数器的增加和减少都带来了很多额外的开销，所以在JDK1.1之后，这个算法已经不再使用了。

2.根搜索方法：

根搜索方法是通过一些“GC Roots”对象作为起点，从这些节点开始往下搜索，搜索通过的路径成为引用链（Reference Chain），当一个对象没有被GC Roots的引用链连接的时候，说明这个对象是不可用的。

GC Roots对象包括：

a) 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象。

b) 方法区域中的类静态属性引用的对象。

c) 方法区域中常量引用的对象。

d) 本地方法栈中JNI（Native方法）的引用的对象。

了解了JVM是怎么确定对象是“垃圾”之后，进入正题，让我们来看看垃圾回收的算法。

1.标记—清除算法（Mark-Sweep）

标记—清除算法包括两个阶段：“标记”和“清除”。在标记阶段，确定所有要回收的对象，并做标记。清除阶段紧随标记阶段，将标记阶段确定不可用的对象清除。

标记—清除算法是基础的收集算法，标记和清除阶段的效率不高，而且清除后回产生大量的不连续空间，这样当程序需要分配大内存对象时，可能无法找到足够的连续空间。

垃圾回收前：

垃圾回收后：

绿色：存活对象 红色：可回收对象 白色：未使用空间

2.复制算法（Copying）

复制算法是把内存分成大小相等的两块，每次使用其中一块，当垃圾回收的时候，把存活的对象复制到另一块上，然后把这块内存整个清理掉。

复制算法实现简单，运行效率高，但是由于每次只能使用其中的一半，造成内存的利用率不高。现在的JVM用复制方法收集新生代，由于新生代中大部分对象（98%）都是朝生夕死的，所以两块内存的比例不是1:1(大概是8:1)。

垃圾回收前：

垃圾回收后：

绿色：存活对象 红色：可回收对象 白色：未使用空间

3.标记—整理算法（Mark-Compact）

标记—整理算法和标记—清除算法一样，但是标记—整理算法不是把存活对象复制到另一块内存，而是把存活对象往内存的一端移动，然后直接回收边界以外的内存。

标记—整理算法提高了内存的利用率，并且它适合在收集对象存活时间较长的老年代。

垃圾回收前：

垃圾回收后：

绿色：存活对象 红色：可回收对象 白色：未使用空间

4.分代收集（Generational Collection）

分代收集是根据对象的存活时间把内存分为新生代和老年代，根据个代对象的存活特点，每个代采用不同的垃圾回收算法。新生代采用标记—复制算法，老年代采用标记—整理算法。

垃圾算法的实现涉及大量的程序细节，而且不同的虚拟机平台实现的方法也各不相同。上面介绍的只不过是基本思想。