JVM系列擴展：常見垃圾回收算法

對象存活算法

在回收垃圾對象以前，垃圾收集器須要確認哪些對象「存活」和那些對象應該被回收

引用計數（Reference Counting）

引用計數是最古老的一種算法，在微軟的COM組件技術，Adobe的ActionScript3中都有使用。實現就是：對於一個對象A，只要任何一個對象引用了A，則A的引用計數器就加1；當引用失效時，引用計數器就減1；當一個對象的計數器值爲0時，則對象A則不可能再被使用。

引用計數的缺點在於：

• 沒法處理循環引用的狀況，例如A引用了B，B引用了A，可是系統中不存在任何第3個對象引用了A，B（此時A，B應該是要被回收的），可是A，B的計數器都爲1，沒法被回收。
• 引用計數器要求每次引用產生或者消除時，都須要作相應的加減運算，會對系統性能產生影響。

可達性分析算法 （Reachability Analysis）

在主流的商用程序語言的主流實現中，都是經過可達性分析來判斷一個對象是否應該存活的。其基本思想就是經過一系列的稱爲「GC Roots」的對象做爲根節點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲「引用鏈」。當一個對象到「GC Roots」沒有任何的引用鏈相連時，則證實此對象能夠被回收。

在Java虛擬機中，可做爲GC Roots的對象包括如下幾種：

• 虛擬機棧（棧幀中局部變量表）中引用的對象
• 方法區中類靜態屬性引用的對象
• 方法區中常量引用的對象
• 本地方法棧中JNI（即通常說的native方法）引用的對象

擴展：Java語言的四種引用類型：強引用，軟引用，弱引用，虛引用

垃圾回收算法

標記清除算法（Mark-Sweep）

標記清除算法將垃圾回收分爲標記，清除兩個階段。在標記階段，標記全部從根節點開始的可達對象，此時未標記的對象即爲垃圾對象，等待回收。在清除階段，清除全部的未標記對象。

標記清除的缺點在於：

• 回收後的空間容易產生空間碎片

複製算法（Copying）

複製算法的核心思想是將原有的內存空間分爲兩塊，每次只使用其中的一塊，在垃圾回收時，將存活的對象複製到另外一塊未被使用的空間，以後清除原來使用的空間中的全部對象。

複製算法的優勢：

• 若是系統的垃圾對象多，複製算法要複製的存貨對象就少，所以效率會高
• 不會產生空間碎片

缺點：

• 可用內存摺半，老是存在一塊內存不被使用

在Java虛擬機新生代串行垃圾回收器中，使用了複製算法的思想。新生代被分爲eden,from,to三個內存空間。其中from，to是兩塊大小至關，地位相同且可進行角色互換的空間，也統稱爲survivor空間。

標記壓縮算法 （Mark-Compact）

相比於複製算法存活對象少，垃圾對象多的狀況，標記壓縮算法一般用於大部分對象都是存活對象的狀況（老年代的回收算法）。它在標記清除算法的基礎上作了一些優化，在標記存活對象後，將全部的對象壓縮到內存的一端，而後再清除邊界外的全部空間。

優勢：

• 避免產生碎片
• 內存使用率高，不存在內存摺半的現象

由於只是比標記清除多了一個壓縮的步驟，因此也被稱爲標記清除壓縮算法（MarkSweepCompact）

分代算法 （Generational Collecting）

在上面的一系列算法中，並無哪一種算法能夠徹底的替代其餘的算法。它們各自具有本身獨特的優點和特色。所以，將內存區間根據對象的特色分紅幾塊，每塊使用不一樣的回收算法，以提升垃圾回收效率，這就是分代算法。

在Java虛擬機中，全部的新建對象都會優先存放在新生代內存空間中，對於新生代內存空間中的對象，很容易就被回收，所以新生代適合複製算法。當一個對象通過幾回回收後仍然存活，該對象就會被放入老年代內存空間，在老年代內存空間的對象，通過幾回垃圾回收後仍然存活的機率一般很大，根據分代的思想，老年代適合標記壓縮或標記清除算法。