GC的四种清理算法

1.标记-清除:

这是垃圾收集算法中最基础的，根据名字就可以知道，它的思想就是标记哪些要被回收的对象，然后统一回收。这种方法很简单，但是会有两个主要问题：

1. 效率不高，标记和清除的效率都很低；
2. 会产生大量不连续的内存碎片，导致以后程序在分配较大的对象时，由于没有充足的连续内存而提前触发一次GC动作。

2.复制算法:

为了解决效率问题，复制算法将可用内存按容量划分为相等的两部分，然后每次只使用其中的一块，当一块内存用完时，就将还存活的对象复制到第二块内存上，然后一次性清楚完第一块内存，再将第二块上的对象复制到第一块。但是这种方式，内存的代价太高，每次基本上都要浪费一般的内存。
于是将该算法进行了改进，内存区域不再是按照1：1去划分，而是将内存划分为8:1:1三部分，较大那份内存交Eden区，其余是两块较小的内存区叫Survior区。每次都会优先使用Eden区，若Eden区满，就将对象复制到第二块内存区上，然后清除Eden区，如果此时存活的对象太多，以至于Survivor不够时，会将这些对象通过分配担保机制复制到老年代中。(java堆又分为新生代和老年代)

3.标记-整理

该算法主要是为了解决标记-清除，产生大量内存碎片的问题；当对象存活率较高时，也解决了复制算法的效率问题。它的不同之处就是在清除对象的时候现将可回收对象移动到一端，然后清除掉端边界以外的对象，这样就不会产生内存碎片了。

4.分代收集

现在的虚拟机垃圾收集大多采用这种方式，它根据对象的生存周期，将堆分为新生代和老年代。在新生代中，由于对象生存期短，每次回收都会有大量对象死去，那么这时就采用复制算法。老年代里的对象存活率较高，没有额外的空间进行分配担保，所以可以使用标记-整理 或者 标记-清除。

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内存清除算法

1.标记-清除：

标记 GC roots可达的对象，清理掉没有被标记的对象。

做法：当堆中的有效内存空间被耗尽的时候，就会停止整个程序，然后进行两项工作，第一项是标记，第二项是清除。

1. 标记：遍历所有的GC Roots，然后将GC Roots可达的对象标记为存活的对象。
2. 清除：清除的过程将遍历对中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。

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。

标记的时候为什么有停止程序运行呢？
假设我们刚标记完图中最右边的那个对象，暂且记为A，结果此时在程序当中又new了一个新对象B，且A对象可以到达B对象。但是由于此时A对象已经标记结束，B对象此时的标记位依然是0，因为它错过了标记阶段。因此当接下来轮到清除阶段的时候，新对象B将会被苦逼的清除掉。如此一来，不难想象结果，GC线程将会导致程序无法正常工作。上面的结果当然令人无法接受，我们刚new了一个对象，结果经过一次GC，忽然变成null了，这还怎么玩？

缺点：

1. 效率较低（递归，遍历整个堆的对象）而且在进行GC的时候，需要停止应用程序，这会导致用户体验非常差劲。
2. 清理出来的内存空间不是连续的（死亡对象都是随机出现在内存的各个角落的）。再分配数组对象的时候，寻找连续的内存空间不太好找。

2.复制算法：

将内存分为两块

做法：当内存空间耗尽时，暂停程序运行，开启复制算法GC线程。将活动区间（内存）的存活对象复制到空闲的那一块内存区域，并且严格的按照内存地址依次排列，与此同时GC线程将更新存活对象的内存引用地址指向新的内存地址。 将标记为死亡对象一次清除掉。之后（活动）的那一块内存区域变为空闲，空闲的变为忙。

缺点：
1. 浪费了一半内存。
2. 如果对象的存活率很高，假设为100%存活，那么就需要将所有对象都复制一遍，并且将所有引用地址复制一遍。复制这一工作所话费的时间，在对象存活率达到一定程度时，（复制所用时间）将会变的不可忽视。

总结：要想使用复制算法，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须要克服50%的内存浪费。

3.标记-整理算法：

做法：

1. 和标记-清除算法一样，标记出存活的对象。
2. 按照内存地址依次排列，而未被标记的内存会被清理掉。

不难看出，标记-整理算法不仅可以弥补 标记-清除 算法中内存区要分散的缺点，也消除了复制算法中内存减半的高额代价。（但是从效率上讲，标记-整理算法要低于复制算法）

算法总结：

1. 都是基于根搜索算法（GC Roots）的来判断一个对象是否应该被回收
2. 在GC线程开启时，或者说GC过程开始时，它们都要暂停服务。
3. 效率：
   
   • 复制算法 > 标记/整理算法 > 标记/清除算法（此处的效率只是简单的对比时间复杂度，实际情况不一定如此）。
   • 内存整齐度：复制算法 = 标记/整理算法 > 标记/清除算法。
   • 内存利用率：标记/整理算法 = 标记/清除算法 > 复制算法。

结束语

到此我们已经将三个算法了解清楚了，可以看出，效率上来说，复制算法是当之无愧的老大，但是却浪费了太多内存，而为了尽量兼顾上面所提到的三个指标，标记/整理算法相对来说更平滑一些，但效率上依然不尽如人意，它比复制算法多了一个标记的阶段，又比标记/清除多了一个整理内存的过程。
难道就没有一种最优算法吗？
当然是没有的，这个世界是公平的，任何东西都有两面性，试想一下，你怎么可能找到一个又漂亮又勤快又有钱又通情达理，性格又合适，家境也合适，身高长相等等等等都合适的女人？就算你找到了，至少有一点这个女人也肯定不满足，那就是多半不会恰巧又爱上了与LZ相似的各位苦逼猿友们。你是不是想说你比LZ强太多了，那LZ只想对你说，高富帅是不会爬在电脑前看技术文章的，0.0。
但是古人就是给力，古人说了，找媳妇不一定要找最好的，而是要找最合适的，听完这句话，瞬间感觉世界美好了许多。
算法也是一样的，没有最好的算法，只有最合适的算法。

既然这三种算法都各有缺陷，高人们自然不会容许这种情况发生。因此，高人们提出可以根据对象的不同特性，使用不同的算法处理，类似于萝卜白菜各有所爱的原理。于是奇迹发生了，高人们终于找到了GC算法中的神级算法—–分代搜集算法。

4.！分代搜集算法：

本质 属于前三种算法的实际应用 新生代，老年代，永久代

新生代：朝生夕灭，存活时间短。eg：某一个方法的局部变量，循环内的临时变量等等。
老年代：生存时间长，但总会死亡。eg：缓存对象，数据库连接对象，单例对象等等。
永久代：几乎一直不灭。eg：String池中的对象，加载过的类信息。

java堆：新生代，老年代 方法区（永久代）：

使用这样的方式，我们只浪费了10%的内存，这个是可以接受的，因为我们换来了内存的整齐排列与GC速度。第二点是，这个策略的前提是，每次存活的对象占用的内存不能超过这10%的大小，一旦超过，多出的对象将无法复制。

为了解决上面的意外情况，也就是存活对象占用的内存太大时的情况，高手们将JAVA堆分成两部分来处理，上述三个区域则是第一部分，称为新生代或者年轻代。而余下的一部分，专门存放老不死对象的则称为年老代。

JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个区域一起回收，大部分回收的是新生代。因此GC按照回收的区域又分为两种：普通GC，全局GC
普通GC：只针对新生代区域的GC
全局GC：针对老年代的GC，偶尔伴随新生代的GC以及对永久带的GC

由于年老代与永久代相对来说GC效果不好，而且二者的内存使用增长速度也慢，因此一般情况下，需要经过好几次普通GC，才会触发一次全局GC。