基于JVM 中常見(jiàn)垃圾收集算法介紹

JVM 中常見(jiàn)的垃圾收集算法有四種：

標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）；

復(fù)制算法（Copying）；

標(biāo)記-整理（Mark-Compact）；

分代收集；

下面我們來(lái)一一介紹：

一、標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）

這是最基礎(chǔ)的垃圾收集算法，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象。它的主要缺點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是效率問(wèn)題，標(biāo)記和清除效率都不高；另一個(gè)是空間問(wèn)題，標(biāo)記清除后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致分配大對(duì)象時(shí)沒(méi)有足夠的大的連續(xù)空間，而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作。

標(biāo)記-清除算法示意圖

二、復(fù)制算法（Copying）

為了解決效率問(wèn)題，有了“復(fù)制”的算法，他將可用內(nèi)存分為大小相同兩塊。每次只用一塊，當(dāng)一塊空間用完了，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上，然后將剛使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對(duì)其中的一塊進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配時(shí)也就不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效。只是這種算法的代價(jià)是將內(nèi)存縮小到原來(lái)的一半，代價(jià)太貴了點(diǎn)。實(shí)際上，新生代中的對(duì)象98%都是朝生夕死，所以不需要按1：1的比例來(lái)分內(nèi)存，而是將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden空間和其中一塊Survivior空間。當(dāng)回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活的對(duì)象一次性的拷貝到另一塊Suivivior中，最后清理掉Eden和剛用過(guò)的Survivor空間。

復(fù)制算法示意圖

三、標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

復(fù)制收集算法在對(duì)象存活率高的時(shí)候就要執(zhí)行較多的復(fù)制操作，效率將會(huì)變低。更關(guān)鍵的是，如果不想浪費(fèi)50%的空間，就需要有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保用于應(yīng)付半?yún)^(qū)內(nèi)存中所有對(duì)象都100%存活的極端情況，所以在老年代一般不能直接選用這種算法。

因此人們提出另外一種“標(biāo)記－整理”（Mark-Compact）算法由于老年代中的對(duì)象生存周期都較長(zhǎng)，有人提出“標(biāo)記-整理”算法，標(biāo)記過(guò)程和“標(biāo)記-清理”一樣，但在清除已死對(duì)象的同時(shí)會(huì)對(duì)存活對(duì)象進(jìn)行整理，這樣可以減少碎片空間。

標(biāo)記-整理算法示意圖

四、分代收集

當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)的垃圾收集都是采用“分代收集”（Generational Collecting）算法，這種算法并沒(méi)有什么新的思想出現(xiàn)，只是根據(jù)對(duì)象不同的存活周期將內(nèi)存劃分為幾塊。一般是把Java堆分作新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴?。在新生代中，每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就用復(fù)制算法，只要少量復(fù)制成本就可以完成收集。而老年代中因?yàn)閷?duì)象的存活率較高、周期長(zhǎng)，就用“標(biāo)記-整理”或“標(biāo)記-清除”算法來(lái)回收。

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