深入理解java虚拟机学习笔记（5）——垃圾收集算法

垃圾收集算法

垃圾收集算法可划分为“引用计数式垃圾收集”和“追踪式垃圾收集”两大类，这两类也被称为“直接垃圾收集”和“间接垃圾收集”。以下全为“追踪式垃圾收集”。

目录

• 垃圾收集算法
• 一、分代收集理论
• 二、标记-清除算法
• 三、标记-复制算法
• 四、标记-整理算法

一、分代收集理论

• 弱分代假说：绝大多数对象都是朝生夕灭的。
• 强分代假说：熬过越多次垃圾收集过程的对象就越难以消亡。
• 跨代引用假说：跨代引用相对于同代引用来说占极少数。

前两个假说奠定了常用垃圾收集器的设计原则：收集器应该将Java堆划分出不同的区域，然后将回收对象依据其年龄（年龄即熬过垃圾收集过程的次数）分配到不同的区域之中存储。

为什么要引入第三条经验法则：如果要进行一次只局限于新生代区域内的收集，但新生代中你的对象是完全有可能被老年代所引用的，为了找出存活的对象，就需要额外遍历整个老年代中的所有对象，这会给内存回收带来很大的性能负担。

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

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

整堆收集（Full GC）：收集整个Java堆和方法区的垃圾收集。

二、标记-清除算法

标记-清除（Mark-Sweep）算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有存活的对象，统一回收所有未被标记的对象。

缺点：

• 执行效率不稳定
• 内存空间的碎片化问题

如图，深色为可回收部分，当回收后，深色部分变为未使用状态；回收后未使用区块有很多不连续的，即产生了大量的不连续的内存碎片，以后如果程序需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存，就要提前触发垃圾收集动作。

三、标记-复制算法

标记-复制（Mark-Copy）算法将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只是用其中一块。当这一块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

优点：

• 分配内存时不需要考虑空间碎片的复杂情况，只需要按顺序分配即可

缺点：

• 如果大多数对象都是存活的，会产生大量内存间复制的开销
• 该复制短发将内存缩小为原来的一半，空间浪费过大

四、标记-整理算法

标记-整理（Mark-Compact）算法，先对对象进行标记，然后所有存活的对象都向内存空间一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

优点：

• 内存分配时较为简单，由于内存分配和访问相比垃圾收集的频率要高得多，因此不移动对象总吞吐量会高一些。

缺点：

• 内存回收更为复杂
• 移动存活对象停顿时间会更长（这个停顿是全程暂停用户应用程序）