Java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，並且每一個平臺的虛擬機操做內存的方法又各不相同，所以博客中不過多的討論算法的實現，只是介紹幾種算法的思想以及發展。

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　　二、深刻理解java虛擬機之對象真的死了嗎

 

　　一、標記-清除算法

　　標記清除算法分爲「標記」和「清除」兩個階段，首先先標記出那些對象須要被回收，在標記完成後會對這些被標記了的對象進行回收；以下圖：

　　這種算法的優勢在於不須要對對象進行移動操做，僅對不存活的對象進行操做，因此在對象存活率較高的狀況下效率很是高，可是從上圖模擬的結果來看對象被回收後，可用的內存並非連續的，而是斷斷續續，形成大量的內存碎片。 存儲對象時要求內存空間時連續的，因此虛擬機在給新的內存較大的對象分配空間時，有可能找不到足夠大的連續的空閒的空間來存放，從而引起一次垃圾回收動做，實際上裏面是有大量的空閒空間的，只是不連續而已。

　　二、複製算法

　　複製算法是將內存分爲兩塊大小同樣的區域，每次是使用其中的一塊。當這塊內存塊用完了，就將這塊內存中還存活的對象複製到另外一塊內存中，而後清空這塊內存。這種算法在對象存活率較低的場景下效率很高，好比說新生代，只對整塊內存區域的一半進行垃圾回收，在垃圾回收的過程也不會出現內存碎片的狀況，不須要移動對象，只須要移動指針便可，實現簡單，因此運行效率很高。運行效率是在創建在浪費空間的基礎上的，這是典型的已空間換時間的方法，由於每次只能是使用北村的一半。算法示意圖以下：

　　

　　如今商用的jvm中都採用了這種算法來回收新生代，由於新生代的對象基本上都是朝生夕死的，存活下來的對象約佔10%左右，因此須要複製的對象比較少，採用這種算法效率比較高。hotspot版本的虛擬機將堆（heap）內存分爲了新生代和老年代，其中新生代又分爲內存較大的Eden區和兩個較小的survivor區。當進行內存回收時，將eden區和survivor區的還存活的對象一次性地複製到另外一個survivor空間上，最後將eden區和剛纔使用過的survivor空間清理掉。hotspot虛擬機默認eden和survivor空間的大小比例爲8：1，也就是每次新生代中可用內存空間爲整個新生代空間的90%（80%+10%），只會浪費掉10%的空間。固然，98%的對象可回收只是通常場景下的數據，咱們沒有辦法保證每次回收都只有很少於10%的對象存活，當survivor空間不夠用時，須要依賴於其餘內存（這裏指的是老年代）進行分配的擔保。

　　三、標記-整理算法

　　複製算法在對象存活率較高的狀況下就要進行較多的對象複製操做，效率將會變低。更關鍵的是，若是你不須要浪費50%的空間，就須要有額外的空間進行分配擔保，用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辦法。

　　根據老年代的特色，有人提出了標記-整理的算法，標記過程仍然與標記-清楚算法同樣，但後續步驟不是直接將可回收對象清理掉，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，算法示意圖以下：

　　四、分代收集算法

　　分代收集算法將heap區域劃分爲新生代和老年代，新生代的空間比老年代的空間要小。新生代又分爲了Eden和兩個survivor空間，它們的比例爲8：1：1。對象被建立時，內存的分配是在新生代的Eden區發生的，大對象直接在老年代分配內存，IBM的研究代表，Eden區98%的對象都是很快消亡的。

　　爲了提升gc效率，分代收集算法中新生代和老年代的gc是分開的，新生代發生的gc動做叫作minor gc 或 young gc，老年代發生的叫作major gc 或 full gc。

　　minor gc 的觸發條件：當建立新對象時Eden區剩餘空間小於對象的內存大小時發生minor gc；

　　major gc 觸發條件：

　　一、顯式調用System.gc()方法；

　　二、老年代空間不足；

　　三、方法區空間不足；

　　四、重新生代進入老年代的空間大於老年代空閒空間；

　　Eden區對象的特色是生命週期短，存活率低，所以Eden區使用了複製算法來回收對象，上面也提到複製算法的特色是在存活率較低的狀況下效率會高不少，由於須要複製的對象少。與通常的複製算法不一樣的是，通常的複製算法每次只能使用一半的空間，另外一半則浪費掉了，Eden區的回收算法也叫作"中止-複製"算法，當Eden區空間已滿時，觸發Minor GC，清理掉無用的對象，而後將存活的對象複製到survivor1區（此時survivor0有存活對象，survivor1爲空的），清理完成後survivor0爲空白空間，survivor1有存活對象，而後將survivor0和survivor1空間的角色對象，下次觸發Minor gc時重複上述過程。若是survivor1區剩餘空間小於複製對象所需空間時，將對象分配到老年代中。每發生一次Minor gc時，存活下來的對象的年齡則會加1，達到必定的年齡後（默認爲15）該對象就會進入到老年代中。

　　老年代的對象基本是通過屢次Minor gc後存活下來的，所以他們都是比較穩定的，存活率高，若是仍是用複製算法顯然是行不通的。因此老年代使用「標記-整理」算法來回收對象的，從而提升老年代回收效率。

　　總的來講，分代收集算法並非一種具體的算法，而是根據每一個年齡代的特色，多種算法結合使用來提升垃圾回收效率。

　　參考資料：《深刻理解Java虛擬機》

 

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