【JVM篇】垃圾回收算法

目录

1、前言

2、标记-清除算法

3、标记-整理算法

4、标记-复制算法

5、总结

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1、前言

说起垃圾回收（Garbage Collection）（本文简称GC）。相信同时对C++和Java有了解的小伙伴都知道，C++在new完对象后，是需要手动delete对象来释放内存的，而Java则不需要。虽然我们Java程序员不需要去手动的释放内存，但是了解JVM如何处理这一过程对我们来说也是很有必要的。

JVM对于垃圾回收这一篇幅其实是很长的，既然要对垃圾进行回收，那么不可避免的要思考三个问题：①哪些需要回收、②什么时候回收、③如何回收。

本文主要先讲解三个经典的垃圾回收算法，后面笔者会陆续更新其他的内容（比如什么是安全点，什么是安全区，经典垃圾回收器等）。

2、标记-清除算法

如上图所示，标记-清除算法就是每次进行垃圾回收时，标记出可以回收的对象，然后直接将这些对象回收（即释放对应区域的内存）即可。

标记-清除算法优点显而易见：那就是简单、高效（对于清除这一步骤来说）。因为我们只需要将标记出的对象直接清除便可，因此效率很高。

但是缺点相信学过操作系统的小伙伴肯定一眼就看出来了：久而久之会存在大量内存碎片，导致大对象无法分配到所需的内存空间。

3、标记-整理算法

如上图所示，标记-整理算法就是每次进行垃圾回收时，标记出可以回收的对象，然后将这些对象回收后，将存活的对象整理到连续的内存空间去。 

标记-整理算法实际上就是标记-清除算法的“改进版”，我们上述说到标记-清除算法的缺点就是会存在大量内存碎片，导致大对象无法分配到所需的内存空间。标记-整理算法在标记-清除算法的基础上，加了一个将存活对象移动到连续的内存空间这一步骤。

标记-整理算法的优点肯定大家也想到了——内存利用的更加充分，不会存在内存碎片，导致大对象分配不到所需的内存空间。

但是缺点想必大家也看出来了——回收时，每次都要将对象移动到一起，性能肯定会受到一定的影响。特别是当大部分对象都要回收时，只有少部分离散的对象存活，这个时候性能被影响的会更加明显。

4、标记-复制算法

如上图所示，标记-复制算法就是将内存区域分为两部分（这里我们称为回收区和保留区），垃圾回收时，我们每次标记出需要回收的对象，然后将不需要回收的对象复制到“保留区”后，将存活区的所有对象一起清除（因为我们在保留区保留了不需要回收的对象，所以回收区都可以回收了）。然后原回收区就空了，变成保留区，原保留区有对象，此时变成回收区。

标记-复制算法相对上述标记-整理算法来说，对于大部分对象都要回收时，只有少部分离散的对象存活这个场景来说，更加适用、高效，解决了这个场景下标记-整理算法的不足。

缺点也很明显，那就是我们每次都有一部分内存区域用不上（因为要拿一部分来当保留区）。

5、总结

本文只是比较快速的介绍了一下三个经典的垃圾回收算法，同时也说明了他们的优缺点。这里我们给大家一些总结：

1. 对于追求垃圾回收延迟低（即垃圾回收这一过程快）的场景下，推荐使用“标记-清除算法”。
2. 对于大部分对象都要回收时，只有少部分离散的对象存活这个场景下，我们推荐使用“标记-复制算法”。（在后面我们讲到分代思想时，新生代大部分都需要回收，因此是使用这个算法。）
3. 对于少部分对象要回收，大部分对象都存活的场景下，我们推荐使用“标记-整理算法”（在后面我们讲到分代思想时，老年代大部分都不需要回收，因此是使用这个算法。）