Java 垃圾收集器与内存分配策略

本文内容来自于周志明的《深入理解 Java 虚拟机》，仅供学习交流使用。

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常见的 Java 的垃圾回收（Garbage Collection，GC）算法主要分四种。

第一种是标记-清除算法。它先把可回收的对象一个个地从存储区域中标记出来，再把这些对象一个个地删除。它的缺点是，垃圾回收后，空闲的物理数据区域不是连续的。

标记-清除

第二种是复制算法，它每次执行时，都会把存活的对象从一个区域存入另一个区域。这样，既能一次性清除前一个区域，又能保证后一个区域的连续。但是它又会额外消耗一倍的存储空间。

复制

第三种则是标记-整理算法。它在标记-清除算法上做了改进，它先标记出可回收对象，再对存活的对象进行整理，最后清空边界外的对象（有点像在一个数组里删掉好几个元素后，先把后面的对象前移，再把数组尾部“多余”的对象清理掉）。

标记-整理

第四种算法是分代收集算法。它一般根据 Java 对象的存活周期将内存分为新生代和老年代两块。在新生代中，一般存储存活周期较短的对象；在老年代中，一般存储存活周期较长的对象。根据新生代和老年代的区别，这两块存储区采用不同的垃圾收集算法。新生代采用复制算法，老年代采用标记-清除或标记-整理算法。

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Minor GC & Major GC

新生代中采用的是 Minor GC 算法，即复制算法。它将存储区域按照 8:1:1 的大小划分为一个 Eden 区域（以下简称 E 区）和两个 Survivor 区域（以下简称 S 区） 。执行 Minor GC 算法时，E 区域和一个 S 区域中的对象会被存入另一个 S 区中。当对象从 E 区进入 S 区时，对象的年龄会变成 1。当对象从一个 S 区复制到另一 S 区时，对象的年龄就加 1。当对象的年龄满足一定条件时，这个对象就从新生代存入老年代。

老年代中采用的是 Major GC 算法，又称为 Full GC 算法，一般也就是标记-清除或标记-整理算法。Major GC 它一般会比 Minor GC 慢 10 倍以上，因此，Major GC 也会比 Minor GC 调用次数更少。

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Java 的内存分配机制与垃圾回收算法紧密相关。

新建的对象一般都存储在新生代中。但是，当新建了一个很大的对象时（对象的大小大于虚拟机参数 PretenureSizeThreshold 时），大对象会直接存入老年代。

当新生代中的存储空间不足时，会触发 Minor GC 算法清理新生代的存储区。此时，可能出现对象衰老或分配担保的情况。

有两种情况会引起对象衰老，即对象从新生代进入老年代。

第一：如果被复制的对象的年龄太大（对象的年龄大于虚拟机参数 MaxTenuringThreshold 时），该对象会直接存入老年代。

第二：如果在 S 区中相同年龄的所有对象的总大小超过了 S 区的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就进入老年代。（无视 MaxTenuringThreshold，适应性更高）

分配担保。即新生代没有足够的存储空间时，需要“借用”老年代的空间。也就是说，老年代担保了新生代的分配空间。同样，也有两种情况会产生分配担保。

第一，对象大小大于 S 区。从 E 区存入 S 区的对象太大，S 区存不下，这个对象就会被直接存入老年代。

第二，对象数量太多。有许多存活的小对象需要保存，S 区存不下，因此，也会有一些对象被存入老年代。（但是并不知道是具体哪些对象复制到 S 区，哪些对象存入老年代）

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须知，市面上常用的垃圾收集器有许多种，它们并没有统一的规则和参数，不同的收集器会有不同的内存回收行为。因此，以上只是一种可行的回收方案，并不能代表所有方案。