JVM学习笔记（三）垃圾收集算法

　　Java虚拟机JVM垃圾收集算法有四种：标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法以及分代收集算法。

标记-清除算法

这是JVM最基础的垃圾收集算法。如下图：

　　该算法分为两个阶段：“标记”和“清除”。首先标记处所有需要回收的对象，然后统一清除被标记的对象。
　　该算法，标记和清除两个阶段的效率不高。此外，回收后会产生大量的不连续的内存碎片，分配较大对象时，无法找到足够大连续内存，进一步会导致垃圾回收次数的增加。

复制算法

为了解决标记-清除算法的效率问题，出现了复制算法，如下图：

　　该算法的思想是将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这块的内存用完了，则将还存活的对象复制到另外一块内存上去，然后再把刚使用过的内存空间一次清理掉。从而达到了每次垃圾回收时只是针对其中一块，避免了产生内存碎片等情况。

　　该算法的代价是只是使用了其中一块的内存，代价有点高。

　　随着研究的不断发现，商业虚拟机在该算法中不断进行优化尝试。比如在HotSpot虚拟机中，新生代中Eden和Survivor的大小比例为8：:1，因为新生代的对象需要回收的概率大（对象的生命周期短，存活率低），所以内存的可用率达到了90%（新生代分为：Eden和两块Survivor）。每次都是把Eden和Survivor中存活的对象拷贝到另一块Survivor中，然后清理掉Eden和Survivor空间。

标记-整理算法

　　当复制收集算法面对的回收对象为存活率较高的情况时，要执行较多的复制操作，效率会变低。为了提高这些对象垃圾回收效率，充分利用可用内存，标记-整理算法出现了。如下图：

　　该算法集成了标记-清除和复制收集算法的优点。第一个阶段仍是进行标记，第二个阶段是把所有存活的对象都向一端移动，按顺序排放，然后直接清理掉端边界意外的内存。该算法避免了标记-清除的内存碎片问题以及复制算法的空间问题。该算法适合于老年代对象的回收。

分代收集

　　这是目前大多数虚拟机采用的垃圾回收算法。基于对象的生命周期划分为新生代、老年代以及持久代。比如新生代就采用复制收集算法，而老年代就采用标记-清除或者标记-整理算法。如下图：

　　对于分代收集，虚拟机需要区分对象的分配年代，是放在新生代还是否放在老年代？。解决的办法是：jvm为每个对象定义了一个对象年龄计数器。如果对象在Eden出生并且经过第一次新生代GC（Minor GC）后仍然存活并且能被Survivor容纳，则该对象将被移动到另一块Survivor空间，并将对象年龄计数器加1。对象在Survivor区中每经历过一次Minor GC，年龄计数器就加1，当它的年龄达到设定的阈值（默认是15）时，则被移动到老年代中。阈值的设置通过参数-XX：MaxTenuringThreshold设置。

　　当然，并不是一定达到阈值才被移动到老年代，为了适应复杂的情况，动态的判定对象年龄，虚拟机规定：如果Survivor空间中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，对象的年龄大于或者等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，不必等到达到设定的阈值。

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