JVM系列扩展：常见垃圾回收算法

对象存活算法

在回收垃圾对象之前，垃圾收集器需要确认哪些对象“存活”和那些对象应该被回收

引用计数（Reference Counting）

引用计数是最古老的一种算法，在微软的COM组件技术，Adobe的ActionScript3中都有使用。实现就是：对于一个对象A，只要任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1；当引用失效时，引用计数器就减1；当一个对象的计数器值为0时，则对象A则不可能再被使用。

引用计数的缺点在于：

无法处理循环引用的情况，例如A引用了B，B引用了A，但是系统中不存在任何第3个对象引用了A，B（此时A，B应该是要被回收的），但是A，B的计数器都为1，无法被回收。

引用计数器要求每次引用产生或者消除时，都需要做相应的加减运算，会对系统性能产生影响。

可达性分析算法 （Reachability Analysis）

在主流的商用程序语言的主流实现中，都是通过可达性分析来判断一个对象是否应该存活的。其基本思想就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为根节点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为“引用链”。当一个对象到“GC Roots”没有任何的引用链相连时，则证明此对象可以被回收。

在Java虚拟机中，可作为GC Roots的对象包括以下几种：

虚拟机栈（栈帧中局部变量表）中引用的对象

方法区中类静态属性引用的对象

方法区中常量引用的对象

本地方法栈中JNI（即一般说的native方法）引用的对象

扩展：Java语言的四种引用类型：强引用，软引用，弱引用，虚引用

垃圾回收算法

标记清除算法（Mark-Sweep）

标记清除算法将垃圾回收分为

标记

，

清除

两个阶段。在

标记

阶段，标记所有从根节点开始的可达对象，此时未标记的对象即为垃圾对象，等待回收。在

清除

阶段，清除所有的未标记对象。

标记清除的缺点在于：

回收后的空间容易产生空间碎片

复制算法（Copying）

复制算法的核心思想是将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中的一块，在垃圾回收时，将存活的对象复制到另一块未被使用的空间，之后清除原来使用的空间中的所有对象。

复制算法的优点：

如果系统的垃圾对象多，复制算法要复制的存货对象就少，因此效率会高

不会产生空间碎片

缺点：

可用内存折半，总是存在一块内存不被使用

在Java虚拟机新生代串行垃圾回收器中，使用了复制算法的思想。新生代被分为

eden

,

from

,

to

三个内存空间。其中

from

，

to

是两块大小相当，地位相同且可进行角色互换的空间，也统称为

survivor

空间。

标记压缩算法 （Mark-Compact）

相比于复制算法存活对象少，垃圾对象多的情况，标记压缩算法通常用于大部分对象都是存活对象的情况（老年代的回收算法）。它在

标记清除

算法的基础上做了一些优化，在标记存活对象后，将所有的对象压缩到内存的一端，然后再清除边界外的所有空间。

优点：

避免产生碎片

内存使用率高，不存在内存折半的现象

因为只是比

标记清除

多了一个压缩的步骤，所以也被称为

标记清除压缩算法（MarkSweepCompact）

分代算法 （Generational Collecting）

在上面的一系列算法中，并没有哪种算法可以完全的替代其他的算法。它们各自具备自己独特的优势和特点。因此，将内存区间根据对象的特点分成几块，每块使用不同的回收算法，以提高垃圾回收效率，这就是分代算法。

在Java虚拟机中，所有的新建对象都会优先存放在

新生代

内存空间中，对于新生代内存空间中的对象，很容易就被回收，因此新生代适合复制算法。当一个对象经过几次回收后仍然存活，该对象就会被放入

老年代

内存空间，在老年代内存空间的对象，经过几次垃圾回收后仍然存活的概率通常很大，根据分代的思想，老年代适合标记压缩或标记清除算法。