谈谈JVM的垃圾回收机制

目录

1. 死亡对象的判断算法

1.1 引用计数算法

1.2 可达性分析算法

 2. 垃圾回收算法

2.1 标记——清除算法

2.2 复制算法

2.3 标记——整理算法

2.4 分代算法

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1. 死亡对象的判断算法

对于支持垃圾回收机制的编程语言来说，常见的死亡对象的判断方法有引用计数算法和可达性分析算法两种，JVM的垃圾回收判断算法就是基于可达性分析来实现的。为了能够更好的理解垃圾回收机制，我们先对这两种死亡对象的判断算法进行分析。

1.1 引用计数算法

      引用计数算法就是指给引用对象额外新增一小片存储空间，用来保存引用这个对象的引用变量的个数，任何时刻当计数器变为0时，就可视为对象已死，我们的垃圾回收器就可以对其进行回收释放其占用的内存空间。

      这种引用计数来判断对象是否可回收的算法原理和实现都相对容易，判定效率也高，比如python语言就采用了这种垃圾回收判定算法。

      但是这种判定算法也会带来许多问题，其中最致命的两个问题有：空间利用率低和循环引用问题！所谓空间利用率低是指当我们的对应所占用的空间本就不大时，还需要额外开辟空间来保存引用的个数，这就造成了很严重的空间浪费问题。其二，当两个对象中的成员变量分别引用这两个对象，并且这两个对象的初始引用改变指向时，它们的引用计数器并不会归0，就像下面这段程序中的引用关系一样：

class Test {
    Test refer;
}

public class TestDrive {
    public static void main(String[] args) {
        Test test1 = new Test();
        Test test2 = new Test();
        test1.refer = test2;
        test2.refer = test1;
        test1 = null;
        test2 = null;
    }
}

这个时候垃圾回收器就无法对这部分空间进行回收，我们画张图来理解下引用计数判断算法带来的循环引用问题。

 1.2 可达性分析算法

为了规避引用计数算法判断死亡对象的致命缺陷，于是有了可达性分析判断算法。这种算法的核心思想为通过一系列GCRoots的对象作为起始点，从这些起始点开始进行类深度有点遍历，对所有能够访问到的节点对象进行标记，这样进行下来，没有被标记的对象就被视为不可达或者说没有可供使用的引用指向，这些没有被标记的对象就被视为死亡对象，最终被垃圾回收器进行回收，释放其占用的内存空间。

 2. 垃圾回收算法

通过死亡对象判断算法我们已经能够找出待回收的冗余对象了，接下来我们来了解下长阿金的垃圾回收算法来更好的理解JVM的垃圾回收机制。常见的垃圾回收算法有以下几种：

2.1 标记——清除算法

标记清除算法是最基础的算法，分为标记和清除两个阶段，但标记清除算法有以下两个不足：

• 标记和清除的效率都不高
• 标记后的清除会产生大量不连续的内存碎片，导致以后在程序运行过程中需要分别较大空间的对象内存时，可能无法找到足够的连续内存。

2.2 复制算法

      复制算法是为了解决“标记-清理”算法的效率问题，它将内存区域划分为两块，每次只是用其中的一半。当其中一半需要进行垃圾回收时，会首先将该区域中还存活的对象拷贝到另一半内存区域，然后对这片内存区域进行全释放，一次性清理。这样做的好处就避免了产生大量内存碎片的问题，同时实现起来也相对简单，效率较高。

      但是当存活的对象比较多时，这种复制算法需要进行大量的复制操作，降低程序的运行效率。

 

2.3 标记——整理算法

该垃圾回收算法的标记过程与“标记-清除”算法相同，不过在“清除”阶段采用了将所有存活对象向一侧靠拢，然后将存活对象端外的内存进行集体释放，这个过程如下图所示：

 

2.4 分代算法

    上述的几种算法各有千秋，我们的当代的JVM为了重复优化垃圾回收机制的性能，对上述的集中垃圾回收算法进行整合形成了新的回收算法——分代算法。这种算法是被当代JVM虚拟机所采用的垃圾回收算法，下边我们依次来看下这种算法的实现原理和执行过程吧！

     所谓分代垃圾回收算法，其实就是按照对象的“年龄”进行进行分类（这里的年龄指的是没经过GC的依次扫描，年龄就长大一岁），并针对不同“年龄”的对象采用不同的回收措施以达到最优化回收的一种算法。

    分代回收算法将内存划分为“新生代”和“老年代”两部分，其中，”新生代“区域又被分为“伊甸区”和两个“幸存区”部分，如下图所示：

1. 新创建出来的对象，就会被放在“伊甸区”；
2. 经过一轮GC扫描后，伊甸区中仍然存活的对象会被拷贝到“幸存区”当中（复制算法）；
3. 后续的几轮GC扫描，会将仍然存活的对象在两个”幸存者区“之间进行来回拷贝，每一轮都会回收掉一部分的死亡对象（复制算法）；
4. 在若干论扫描之后，仍然存活的对象会被放到老年代当中，经过前几轮的筛选，我们通常认为老年代中对象存活的可能性更大，存活的时间更长，因此，老年代这片内存区域被GC扫描的频率会低于新生代区域；
5. 由于老年代中对象的存活概率大，使用复制算法就会导致开销太大，因此老年代内存区域中采用的的回收算法是标记——整理算法