Java虚拟机（二）：垃圾回收算法

一、介绍

• GC（Garbage Collection），垃圾收集
• Java中，GC的对象是堆空间和永久区

二、GC算法

1. 引用计数法

• 老牌垃圾回收算法
• 通过引用计算来回收垃圾
• Java中未使用，使用者有COM、ActionScript3、Python

实现：

　　1> 对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1;

　　2> 当引用失效时，引用计数器就减1;

　　3> 只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

缺点：

• 引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
• 很难处理循环引用

2. 标记-清除算法

• 标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。
• 标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。
• 实现：
  • 在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。
  • 在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

具体过程如下图所示：

缺点：

• 会产生大量不连续的内存碎片。可能会导致在需要分配较大对象时，无法找到足够的连续的内存空间，而不得不提前进行另一次的垃圾收集动作。

3. 标记-压缩算法

• 标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。
• 它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。
  • 和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。
  • 但之后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。
  • 最后，清理边界外所有的空间。

具体过程如下图所示：

4. 复制算法

• 与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
• 不适用于存活对象较多的场合 如老年代
• 将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块
  • 在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，
  • 之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，
  • 最后，交换两个内存的角色，完成垃圾回收

具体过程如下图所示：

缺点：

• 空间浪费，内存缩小为原来的一半。

5. 分代收集算法

• 分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。
• 依据对象的存活周期进行分类：短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
• 根据不同代的特点，选取合适的收集算法
• 少量对象存活（新生代），适合复制算法
• 大量对象存活（老年代），适合标记清理或者标记压缩

三、Stop-The-World

• Java中一种全局暂停的现象
• 全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能和JVM交互
• 多半由于GC引起
• 　　Dump线程
• 　　死锁检查
• 　　堆Dump

GC时为什么会有全局停顿？
　　类比在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远打扫不干净，只有让大家停止活动了，才能将房间打扫干净。

危害：

• 长时间服务停止，没有响应
• 遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。