JVM-垃圾回收算法

一、对象已死吗？

JVM中判断对象是否存活有两种算法：引用计数法、可达性分析算法。

1.引用计数法（Reference Counting）

（1）首先，给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器值+1；
（2）当引用失效时，计数器值-1；
（3）任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

优点：实现简单，判定效率很高
缺点：很难解决对象之间相互循环引用的问题

2.可达性分析算法（Reachability Analysis）

目前主流的程序语言都是使用可达性分析算法的，可达性分析算法从GC Roots节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，证明此对象不可用。

可达性分析算法判断对象是否可回收

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括：
（1）虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
（2）方法区中类静态属性引用的对象。
（3）方法区中常量引用的对象。
（4）本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

二、垃圾回收算法

1.标记-清除算法（Mark-Sweep）

分为“标记”阶段和“清除”阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

缺点：
（1）效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；
（2）空间问题，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。这样给大对象分配内存时可能会提前触发full gc。

回收前状态

回收后状态

2.复制算法（Copying）

复制算法为了解决标记-清除算法中的效率问题，将可用的内存容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得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，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，代价较高。

回收前状态

回收后状态

新生代中的对象90%是“朝生夕死”的，所以不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是将内存分为较大的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中还存活着的对象一次性的复制到另一块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和Survivor的大小比例是8:1，也就是每次新生代中可用的内存空间为整个新生代容量的90%，只有10%的内存会被“浪费”。当Survivor空间不够用时，需要依赖其他内存（老年代）进行分配担保（Handle Promotion）。

3.标记-整理算法（Mark-Compact）

复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率会变低。因此不适用老年代的垃圾回收算法。根据老年代的特点，提出了另一种“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，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

回收前状态

回收后状态