JVM学习记录-垃圾回收算法

简述

因为各个平台的虚拟机的垃圾收集器的实现各有不同，所以只介绍几个常见的垃圾收集算法。

JVM中常见的垃圾收集算法有以下四种：

标记-清除算法（Mark-Sweep）。

复制算法（Copying）。

标记整理算法(Mark-Compact)。

分代收集算法（Generational Collecting）。

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，主要分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。首先根据可达分析算法，标记处可以回收的对象，标记完成后，进行清除阶段，将标记为可回收的对象进行清除。这个算法有两个弱点，一个弱点是效率问题，标记和清除效率都不高，另一弱点，也是最大的弱点就是会产生空间碎片。当内存中空间碎片过多时，在创建较大的对象过程中，无法分配出足够的联系内存空间，会不得以的出发一次垃圾回收动作。

标记-清除算法执行过程如下图所示：

复制算法

与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对效率高的回收算法，它的核心思想是：将原有的内存空间划分为大小相等的两块，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的对象复制到未使用的的内存块中，然后清除正在使用的内存块，然后交换两个内存的角色（即使用块变成未使用块，未使用块变成使用块）。复制算法可以保证回收后没有空间碎片。但是复制算法的弱点是将系统可用内存折半，这个代价有些太大。

执行过程如下：

在JVM的新生代（堆内存分为新生代和老年代）中就是使用的这种收集算法，在新生代中大部分对象都是“朝生夕死”，所以复制算法也不是非要按照对半平分内存，而是分为较大的一个Eden空间和两个较小的Survivor空间（from和to）,每次进行新生代回收时会将Eden区和from Survivor区还存活着的对象复制到to Survivor区，然后清理掉Eden区和from Survivor区的可回收对象，如果to Survivor区中没有足够的空间来接受还存活着的对象，则会把多余的对象放到老年代区。这种改进的（非平分内存）复制算法，既保证了空间的连续性，又避免了大量的内存空间的浪费。

复制算法适用于新生代，是因为在新生代中，垃圾对象通常多于存活对象，这中情况适用复制算法效果会比较好。

标记整理算法

复制算法的高效性，是因为新生代的存活对象多，垃圾对象少。但是在老年代中，常见的情况下大部分都是存活对象，如果依然只用复制算法，效率就会大大折扣。因为存活对象太多，复制的成本太高了。

基于老年代的特点，产生了一种标记整理算法，标记整理算法也是分两个阶段，标记阶段和整理阶段，标记阶段也是先标记出存活的对象，在整理阶段是将存活的对象都向内存的一端进行压缩移动，然后清理掉端边界以外的空间。

标记整理算法执行过程如下：

这种算法既避免了产生空间碎片，又不需要将内存平分，因此效率还是可以的。

分代收集算法

当前的商业虚拟机都采用“分代收集算法”，其主要思想是：根据垃圾回收对象的特性，使用合适的算法进行回收。基于这种思想，分代算法将堆内存分为特点鲜明的几块，根据每块的特点，选择适用的收集算法，进而提高回收效率。

在新生代时使用复制算法，在老年代时使用标记压缩算法。

这种分代算法在HotSpot虚拟机上使用，几乎所有的垃圾回收器都区分新生代和老年代。