面试总结 --- 垃圾收集算法

根搜索算法（GC Roots Tracing）判断一个对象是否是可达的。算法的基本思路就是通过一系列的根节点"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有引用链相连时，则说明这个对象是不可达的。就会被判断为可被回收的对象。

 

在java中以下几种对象可以作为GCRoots:

1.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象

2.方法区中的类静态属性引用的对象。

3.方法区中的常量引用的对象

4.本地方法栈中JNI（通常说的Native方法）引用的对象

 

 

1、标记-清除（Mark-Sweep）算法

 

标记：标记的过程其实就是，遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象。

清除：清除的过程将遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。

 

通俗的话解释一下标记/清除算法，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将依旧存活的对象标记一遍，最终再将堆中所有没被标记的对象全部清除掉，接下来便让程序恢复运行。

 

 

算法的不足主要体现在效率和空间

从效率的角度讲，标记和清除两个过程的效率都不高；

从空间的角度讲，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片， 内存碎片太多可能会导致以后程序运行过程中在需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发一次垃圾收集动作

 

2、复制（Copying）算法

 

A、B两块相同的内存空间（原有内存空间折半得到的两块相同大小内存空间AB），A在进行垃圾回收，将存活的对象复制到B中，B中的空间在复制后保持连续。完成复制后，清空A。并将空间B设置为当前使用内存空间。

 

 

 

适用场景：如果系统中的垃圾对象很多，复制算法需要复制的存活对象就会相对较少

优点：可确保回收的内存空间是没有碎片的。

缺点：复制算法的代价是将系统内存空间折半，只使用一半空间，而且如果内存空间中垃圾对象少的话，复制对象也是很耗时的，因此，单纯的复制算法也是不可取的。

 

现在的商用虚拟机都采用这种算法来回收新生代，不过研究表明1:1的比例非常不科学，因此新生代的内存被划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。每次回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden区和Survivor区的比例为8:1，意思是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%。当然，我们没有办法保证每次回收都只有不多于10%的对象存活，当Survivor空间不够用时，需要依赖老年代进行分配担保（Handle Promotion）。

 

 

3、标记-整理（Mark-Compact）算法

 

复制算法在对象存活率较高的场景下要进行大量的复制操作，效率很低。万一对象100%存活，那么需要有额外的空间进行分配担保。老年代都是不易被回收的对象，对象存活率高，因此一般不能直接选用复制算法。根据老年代的特点，有人提出了另外一种标记-整理算法，过程与标记-清除算法一样，不过不是直接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，然后直接清理掉边界以外的内存。标记-整理算法的工作过程如图：

 

 

4、分代收集算法

 

分代算法思想：将内存空间根据对象的特点不同进行划分，选择合适的垃圾回收算法，以提高垃圾回收的效率。

通常，java虚拟机会将所有的新建对象都放入称为新生代的内存空间。

 

新生代的特点是：对象朝生夕灭，大约90%的对象会很快回收，因此，新生代比较适合使用复制算法。

 

当一个对象经过几次垃圾回收后依然存活，对象就会放入老年代的内存空间，在老年代中，几乎所有的对象都是经过几次垃圾回收后依然得以存活的，因此，认为这些对象在一段时间内，甚至在程序的整个生命周期将是常驻内存的。

 

老年代的存活率是很高的，如果依然使用复制算法回收老年代，将需要复制大量的对象。这种做法是不可取的，根据分代的思想，对老年代的回收使用标记清除或者标记压缩算法可以提高垃圾回收效率。