5.JVM垃圾收集算法

概述

本文主要是介绍几种垃圾收集算法的基本思路，包括标记-清除算法、复制算法、标记整理算法、分代收集

标记-清除算法

基本思路

分为“标记”和“清除”两个步骤，先标记所有需要回收的对象，再统一进行清除被标记的对象。

标记-清除算法（摘自《深入理解Java虚拟机》）.png

评价

• 效率低，无论是标记过程还是清除过程。
• 标记后直接清除，没有对内存空间进行整理，会产生大量不连续的内存碎片。当程序运行需要分配较大对象时，会由于没有足够的连续内存而提前触发一次GC。

复制算法

基本思路

将内存分为两块大小相等的区域，每次只使用其中的一块来分配内存，当其中一块内存空间用完了，触发GC时，将仍然存活的对象复制到另一块内存上，再将使用过的内存一次性清理掉。

复制算法（摘自《深入理解Java虚拟机》）.png

实际使用

现在的商业虚拟机都采用复制算法来回收新生代，由于新生代的对象存活率很低，所以将内存空间划分为Eden区和两个Survivor区，每次分配内存都在Eden区和其中一个Survivor区进行。当发生垃圾回收时，将Eden和Survivor区中存活的对象复制到另一个Survivor区，然后直接清空刚才两个区。
hotspot虚拟机提供的Eden和Survivor空间的默认比例为8:1，即最多只会浪费10%的内存空间。一般来说，新生代对象死亡率达到98%，但是不能保证特殊情况。所以，如果另外一块Survivor空间没有足够空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时，对象将通过分配担保机制进入老年代。

评价

• 复制算法不会产生内存碎片，保证内存空间规整。
• 如果使用两块大小相等的内存区域来做复制算法，内存的资源利用率太小，代价太大。商业虚拟机的内存划分将内存利用率提升至90%,解决了内存使用率的问题。
• 当对象存活率高时，复制操作的过程就会变得很频繁，效率较低。并且由于需要划分内存，所以需要额外的空间来做分配担保，防止空间不足的极端情况。所以复制算法适用新生代垃圾回收，而不适用于老年代。

标记-整理算法

基本思路

标记过程与“标记-清除”算法相同，然后让所有的存活对象朝着一端进行移动，之后直接将存活对象之外的内存空间进行清理。

标记-整理算法（摘自《深入理解Java虚拟机》）.png

评价

• 当对象过多时，标记和整理两个过程效率低
• 不产生内存碎片，保证内存空间规整，方便分配内存
• 适用于老年代垃圾回收

分代收集算法

分代收集算法不算一种回收算法，类似于多种算法的综合使用。分代收集算法的思路主要是：按照对象存活时间，将内存划分为不同的区域，一般来说，将java堆划分为新生代和老年代，这样可以根据不同区域的对象的特点来采用最适当的收集算法。例如新生代对象死亡率高，则采用复制算法；老年代对象存活率高，并且没有多余内存空间做分配担保，则采用“标记-清除”或“标记-整理”进行算法收集。