Java_垃圾回收算法

參考：《深刻理解JAVA虛擬機》第二版

3.3 垃圾收集算法

因爲垃圾收集算法的實現涉及大量的程序細節，並且各個平臺的虛擬機操做內存的方法又各不相同，只是介紹幾種算法的思想及其發展過程。

3.3.1 標記-清除算法

最基礎的收集算法是「標記-清除」（Mark-Sweep）算法。

算法分爲標記和清除兩個階段：首先標記出全部須要回收的對象，在標記完成後統一回收全部被標記的對象。後續的收集算法都是基於這種思路並對其不足進行改進而獲得的。

它的主要不足有兩個：

• 一個是效率問題，標記和清除兩個過程的效率都不高；
• 一個是空間問題，標記清除以後會產生大量不連續的內存碎片，空間碎片太多可能會致使之後在程序運行過程當中須要分配較大對象時，沒法找到足夠的連續內存而不得不提早觸發另外一次垃圾收集動做。

3.3.2　複製算法

爲了解決效率問題，「複製」（Copying）的收集算法出現了，它將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活着的對象複製到另一塊上面，而後再把已使用過的內存空間一次清理掉。

這樣使得每次都是對整個半區進行內存回收，不用考慮內存碎片等複雜狀況，實現簡單，運行高效。這種算法的代價是將內存縮小爲了原來的一半，未免過高了一點。

如今的商業虛擬機都採用這種收集算法來回收新生代，IBM研究代表，新生代中的對象98%是「朝生夕死」的，因此並不須要按照1:1的比例來劃份內存空間，而是將內存分爲一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。

當回收時，將Eden和Survivor中還存活着的對象一次性地複製到另一塊Survivor空間上，最後清理掉Eden和剛纔用過的Survivor空間。HotSpot虛擬機默認Eden和Survivor的大小比例是8:1。

若是另一塊Survivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對象時，這些對象將直接經過分配擔保機制進入老年代。

3.3.3　標記-整理算法

複製收集算法在對象存活率較高時就要進行較多的複製操做，效率將會變低。更關鍵的是，若是不想浪費50%的空間，就須要有額外的空間進行分配擔保，以應對被使用的內存中全部對象都100%存活的極端狀況，因此在老年代通常不能直接選用這種算法。

根據老年代的特色，有人提出了另一種「標記-整理」（Mark-Compact）算法，標記過程仍然與「標記-清除」算法同樣，但後續步驟不是直接對可回收對象進行清理，而是讓全部存活的對象都向一端移動，而後直接清理掉端邊界之外的內存，

3.3.4　分代收集算法

商業虛擬機的垃圾收集都採用「分代收集」（Generational Collection）算法。

通常是把Java堆分爲新生代和老年代。

• 在新生代中，每次垃圾收集時都發現有大批對象死去，只有少許存活，那就選用複製算法。
• 老年代中由於對象存活率高、沒有額外空間對它進行分配擔保，就必須使用「標記—清理」或者「標記—整理」算法來進行回收。