GC一覽

(我在知乎的專欄文章地址: https://zhuanlan.zhihu.com/p/... )

簡介

C/C++等語言中須要手動管理內存，操做繁瑣，還容易忘記釋放內存。
爲了把程序員從這些繁瑣的操做中解放出來，因此引入了GC。
GC的主要工做就是尋找再也不須要的對象，釋放其內存。這句話中蘊含着兩個操做：

1. 定位不須要的對象
2. 釋放內存

定位不須要的對象

引用計數 Reference counting

每一個對象都有一個變量，記錄了本身被引用的次數。每被引用一次，引用次數加一。相反，再也不被引用時，引用計數減一。當引用次數爲0的時候，說明對象須要被回收。

優勢：實現簡單

缺點：沒法解決循環引用

改進：

1. 添加弱引用
2. 用trial deletion解決循環引用
3. 使用tracing GC例如mark-sweep GC輔助

跟蹤 Tracing

基於可達性（reachable）分析。從被稱爲GC Roots的一些對象出發，找到其引用的對象，再到其間接引用的對象，造成一條引用鏈。凡是不在引用鏈裏面的對象，被稱爲不可達(Unreachable)對象，被標記爲須要回收。

優勢: 目前主流的GC算法，解決了引用計數的問題。
缺點：實現較爲複雜

跟蹤算法如何垃圾回收

標記-清除

標記清除算法分爲「標記」和「清除」兩個階段：首先標記出須要回收的對象，標記完成以後統一清除對象。它的優勢是效率高，缺點是容易產生內存碎片。

複製

它將可用內存容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊用完以後，就將還存活的對象複製到另一塊上面，而後在把已使用過的內存空間一次理掉。它的優勢是實現簡單，效率高，不會存在內存碎片。缺點就是須要2倍的內存來管理。

標記-整理

標記操做和「標記-清理」算法一致，後續操做不僅是直接清理對象，而是在清理無用對象完成後讓全部 存活的對象都向一端移動，並更新引用其對象的指針。由於要移動對象，因此它的效率要比「標記-清理」效率低，可是不會產生內存碎片。

總結

標記-整理和複製算法是對標記-清除算法的改進，解決了一些標記-清除算法的缺點。可是並不意味着後兩種算法優於標記-清除算法，只是有所取捨，在工程上權衡。

分代

分代不是一種新的算法，而是對已有的算法的工程上調優。
因爲對象的存活時間有長有短，因此對於存活時間長的對象，減小被gc的次數能夠避免沒必要要的開銷。這樣咱們就把內存分紅新生代和老年代，新生代存放剛建立的和存活時間比較短的對象，老年代存放存活時間比較長的對象。這樣每次僅僅清理年輕代，老年代僅在必要時時再作清理能夠極大的提升GC效率，節省GC時間。

實現

歷史

Serial -XX:+UseSerialGC
Parallel -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC
CMS -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
G1 -XX:+UseG1GC

CMS

默認gc，分代gc，經典的Eden, Survivor, OldGen, PermGen。

1.8中PerGen被廢棄，部分被MetaSpace代替。

改進的mark-sweep算法。

年輕代使用Parallel，老年代才使用CMS。能夠經過參數配置不一樣的回收器。

初始標記(CMS-initial-mark stop the world) -> 併發標記(CMS-concurrent-mark) -> 從新標記(CMS-remark stop the world) -> 併發清除(CMS-concurrent-sweep) ->併發重設狀態等待下次CMS的觸發(CMS-concurrent-reset)

G1

多個Region， 每一個Region都有Eden，Survivor，Old，Humongous。

由於劃分多個Region，因此單個Region可能比較小，對於那些較大的對象用Humongous儲存

對象分配策略TLAB(Thread Local Allocation Buffer)線程本地分配緩衝區Eden區Humongous區TLAB是爲了不同步的預分配區。