深入了解java虛拟機學習筆記（5）——垃圾收集算法

垃圾收集算法

垃圾收集算法可劃分為“引用計數式垃圾收集”和“追蹤式垃圾收集”兩大類，這兩類也被稱為“直接垃圾收集”和“間接垃圾收集”。以下全為“追蹤式垃圾收集”。

目錄

• 垃圾收集算法
• 一、分代收集理論
• 二、标記-清除算法
• 三、标記-複制算法
• 四、标記-整理算法

一、分代收集理論

• 弱分代假說：絕大多數對象都是朝生夕滅的。
• 強分代假說：熬過越多次垃圾收集過程的對象就越難以消亡。
• 跨代引用假說：跨代引用相對于同代引用來說占極少數。

前兩個假說奠定了常用垃圾收集器的設計原則：收集器應該将Java堆劃分出不同的區域，然後将回收對象依據其年齡（年齡即熬過垃圾收集過程的次數）配置設定到不同的區域之中存儲。

為什麼要引入第三條經驗法則：如果要進行一次隻局限于新生代區域内的收集，但新生代中你的對象是完全有可能被老年代所引用的，為了找出存活的對象，就需要額外周遊整個老年代中的所有對象，這會給記憶體回收帶來很大的性能負擔。

部分收集（Partial GC）：指目标不是完整收集整個Java堆的垃圾收集。

• 新生代收集（Minor GC/Young GC）:指目标隻是新生代的收集。
• 老年代收集（Major GC/Old GC）:指目标隻是老年代的垃圾收集。
• 混合收集（Mixed GC）:指目标是收集整個新生代以及部分老年代的垃圾收集。

整堆收集（Full GC）：收集整個Java堆和方法區的垃圾收集。

二、标記-清除算法

标記-清除（Mark-Sweep）算法分為“标記”和“清除”兩個階段：首先标記出所有存活的對象，統一回收所有未被标記的對象。

缺點：

• 執行效率不穩定
• 記憶體空間的碎片化問題

如圖，深色為可回收部分，當回收後，深色部分變為未使用狀态；回收後未使用區塊有很多不連續的，即産生了大量的不連續的記憶體碎片，以後如果程式需要配置設定較大對象時無法找到足夠的連續記憶體，就要提前觸發垃圾收集動作。

三、标記-複制算法

标記-複制（Mark-Copy）算法将可用記憶體按容量劃分為大小相等的兩塊，每次隻是用其中一塊。當這一塊的記憶體用完了，就将還存活的對象複制到另外一塊上面，然後再把已使用過的記憶體空間一次清理掉。

優點：

• 配置設定記憶體時不需要考慮空間碎片的複雜情況，隻需要按順序配置設定即可

缺點：

• 如果大多數對象都是存活的，會産生大量記憶體間複制的開銷
• 該複制短發将記憶體縮小為原來的一半，空間浪費過大

四、标記-整理算法

标記-整理（Mark-Compact）算法，先對對象進行标記，然後所有存活的對象都向記憶體空間一端移動，然後直接清理掉邊界以外的記憶體。

優點：

• 記憶體配置設定時較為簡單，由于記憶體配置設定和通路相比垃圾收集的頻率要高得多，是以不移動對象總吞吐量會高一些。

缺點：

• 記憶體回收更為複雜
• 移動存活對象停頓時間會更長（這個停頓是全程暫停使用者應用程式）