垃圾收集算法

1、  标记-清除算法

标记-清除算法是最基本的垃圾收集算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个过程：首先标记所有需要回收的对象，在标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象，标记过程就是判断对象是否已经死亡。

标记-清除算法的主要缺点有两个：一个是效率问题，标记和清除过程效率都不高；另一个是空间问题，标记之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致当程序在以后的运行过程中需要分配较大的对象时找不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。标记-清除算法的执行过程如下：

 

回收前：

 

回收后：

 

存活对象

可回收

  

未使用

2、  复制算法

为了解决效率问题，一种称为“复制”（Copying）的收集算法出现了，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块用完了，就将还活着的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中一块进行内存回收，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，未免太高了点。复制算法示意图如下：

回收前：

 

保留区域

 

回收后：

 

现代的商用虚拟机都是采用这种收集算法来回收新生代，IBM的专门研究表明，新生代中的对象98%是朝生夕死的，所以并不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是将内存划分为一块较大的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拷贝到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotPot虚拟机默认Eden和Survivor的比例为8:1，

 

3、  标记-整理算法

复制收集算法在对象存活率较高时就要执行很多的复制操作，效率将会变低。更关键的是如果不想浪费50%的空间，就要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况，所以老年代一般不适用这种算法。

根据老年代的特点，有人提出了另一种“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”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，“标记-整理”算法示意图如下，

回收前：

 

回收后：

 

4、  分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都是采用“分代收集（Generational Collection）”算法，这种算法并没有什么新的意思，只是根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代，每次垃圾收集都发现有大批对象死去，只有少量存活，就是选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。

摘自《深入理解java虚拟机》