【JVM虚拟机】垃圾收集算法

1. 标记-清除算法

最基础的收集算法：“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，算法分为两个阶段：“标记”和“清除”。

算法过程

标记：首先标记处所有需要回收的对象（通过引用计数法和可达性分析判定是否可回收）；

清除：完成标记后，统一回收所有被标记的对象。

缺点

效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；

空间问题，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中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另一次垃圾收集动作。

2. 复制算法

为了解决效率问题，“复制”（Copying）的收集算法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。
当一块内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存一次清理掉。
这样每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要一定堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。代价是将内存缩小为原来的一半。

• 现有阶段的划分优化
  新生代的对象98%是“朝生暮死”的，所以并不需要按照1:1的比例划分内存空间，而将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。
  当回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上。最后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。

HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例为8:1，只有10%的内存会被浪费，虽然无法保证每次回首都只有不多于10%的对象存活，当Survivor空间不够用时，需要依赖其他内存（Old，老年代）进行分配担保（Handle Promotion），直接进入老年代中。

3. 标记-整理算法

复制算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低。更为关键的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有兑现都100%存活的极端情况，所以老年代一般不能直接选用这种算法。

“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理回收，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后清理掉端边界意外的内存。从而不会产生“标记-清除”算法产生的空间碎片。

4. 分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾收集器都采用“分代收集”（Generational Collection）算法。
根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般把Java堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点采用最适合的收集算法。

• 新生代
  根据其“朝生暮死”的特点，每次垃圾回收后只有少量存活，选择复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集

• 老年代
  老年代中对象存活率高，没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清除”或者“标记-整理”算法。