JVM垃圾回收算法

JVM垃圾回收（GC）

• 搜尋算法-引用計數器算法(廢棄)
• 搜尋算法-根搜尋算法（使用）
• • 回收算法-标記—清除算法（Mark-Sweep）
  • 回收算法-标記—整理算法（Mark-Compact）
  • 回收算法-複制算法（Copying）
  • 回收算法-分代收集算法（Generational Collection）
• 總結

GC（Garbage Collector）在回收對象前首先必須發現那些無用的對象，如何去發現定位這些無用的對象？常用的搜尋算法如下：

搜尋算法-引用計數器算法(廢棄)

引用計數器算法是給每個對象設定一個計數器， 當有地方引用這個對象的時候，計數器+1，當引用失效的時候,計數器-1，當計數器為0的時候，JVM就認為對象不再被使用，是"垃圾”了。

優點：引用計數器實作簡單，效率高；

缺點：不能解決循環引用問題(A 對象引用B對象，B對象又引用A對象，但是A、B對象已不被任何其他對象引用)，同時每次計數器的增加和減少都帶來了很多額外的開銷。

是以在JDK1.1之後,這個算法已經不再使用了。

搜尋算法-根搜尋算法（使用）

根搜尋算法是通過一些“GC Roots”對象作為起點，從這些節點開始往下搜尋，搜尋通過的路徑成為引用鍊（Reference Chain），當一個對象沒有被GC Roots的引用鍊連接配接的時候，說明這個對象是不可用的。

GC Roots對象包括：

• 虛拟機棧（棧幀中的本地變量表）中的引用的對象；
• 方法區域中的類靜态屬性引用的對象；
• 方法區域中常量引用的對象；
• 本地方法棧中JNI（Native方法）的引用的對象。

通過上面的算法搜尋到無用對象之後，就是回收過程，回收算法如下：

回收算法-标記—清除算法（Mark-Sweep）

标記—清除算法包括兩個階段：“标記”和“清除”。在标記階段，确定所有要回收的對象，并做标記。清除階段緊随标記階段，将标記階段确定不可用的對象清除。

标記—清除算法是基礎的收集算法，标記和清除階段的效率不高，而且清除後回産生大量的不連續空間，這樣當程式需要配置設定大記憶體對象時，可能無法找到足夠的連續空間。

優點：不需要額外的空間；

缺點：兩次掃描，嚴重浪費時間，會産生記憶體碎片。

回收算法-标記—整理算法（Mark-Compact）

标記—整理算法和标記—清除算法一樣，但是标記—整理算法不是把存活對象複制到另一塊記憶體，而是把存活對象往記憶體的一端移動，然後直接回收邊界以外的記憶體。标記—整理算法提高了記憶體的使用率，并且它适合在收集對象存活時間較長的老年代。

回收算法-複制算法（Copying）

複制算法是把記憶體分成大小相等的兩塊，每次使用其中一塊，當垃圾回收的時候，把存活的對象複制到另一塊上，然後把這塊記憶體整個清理掉。

複制算法實作簡單，運作效率高，但是由于每次隻能使用其中的一半，造成記憶體的使用率不高。

現在的JVM用複制方法收集新生代，由于新生代中大部分對象（98%）都是朝生夕死的，是以兩塊記憶體的比例不是1:1(大概是8:1)。

好處：沒有記憶體碎片；

壞處：浪費了記憶體空間==>多了一半空間永遠是空to。 假設對象100%存活(極端情況)

複制算法最佳使用場景：對象存活度較低的時候==>新生區

回收算法-分代收集算法（Generational Collection）

分代收集是根據對象的存活時間把記憶體分為新生代和老年代，根據各個代對象的存活特點，每個代采用不同的垃圾回收算法。新生代采用複制算法，老年代采用标記—整理算法。垃圾算法的實作涉及大量的程式細節，而且不同的虛拟機平台實作的方法也各不相同。

總結

• 記憶體效率：複制算法 > 标記清除算法 > 标記壓縮算法(時間複 雜度)

  記憶體整齊度：複制算法 = 标記壓縮算法 > 标記清除算法

  記憶體使用率：标記壓縮算法 = 标記清除算法 > 複制算法

• 年輕代：存活率低；複制算法。

  老年代：區域大、存活率高；标記清除(記憶體碎片不是太多) +标記壓縮混合實作。

• JVM在進行GC時，并不是對三個區域統一回收。大部分時候，回收都是新生代
  • 新生代
  • 幸存區(form，to)
  • 老年區
• GC兩種類：輕GC (普通的GC)， 重GC (全局GC)