Java虚拟机jvm学习三：垃圾回收算法

一、GC算法

1、引用计数法

通过引用计算来回收垃圾，使用者：COM、ActionScript3、Python

引用计数器的实现很简单，对于一个对象A，只要有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。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

引用计数法的问题：

引用和去引用伴随加法和减法，影响性能

很难处理循环引用

2、标记清除

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。



从图中可以很容易看出标记-清除算法实现起来比较容易，但是有一个比较严重的问题就是容易产生内存碎片，碎片太多可能会导致后续过程中需要为大对象分配空间时无法找到足够的空间而提前触发新的一次垃圾收集动作。

3、标记压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清理边界外所有的空间。

4、复制算法

与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法

不适用于存活对象较多的场合 如老年代

将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收



复制算法的最大问题是：空间浪费 整合标记清理思想。

5、分代收集算法

　　分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收，而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收，那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

　　目前大部分垃圾收集器对于新生代都采取复制算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，也就是说需要复制的操作次数较少，但是实际中并不是按照1：1的比例来划分新生代的空间的，一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。



　　而由于老年代的特点是每次回收都只回收少量对象，一般使用的是标记压缩算法。

　　注意，在堆区之外还有一个代就是永久代（Permanet Generation），它用来存储class类、常量、方法描述等。对永久代的回收主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。



图说明：三块区域（Eden Space、From Space、To Space），对于较大的对象会直接移动到老年代。

二、GC的的其他相关概念

Java中，GC的操作的对象是堆空间和永久区

1、分代思想

依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。当对象从新生代内存区域消失时，我们说发生了一次“minor GC”，从老年代内存区域消失则称为：full GC

根据不同代的特点，选取合适的收集算法：

少量对象存活，适合复制算法

大量对象存活，适合标记清理或者标记压缩

2、可触及性

可触及的：从根节点可以触及到这个对象

可复活的

一旦所有引用被释放，就是可复活状态

因为在finalize()中可能复活该对象

不可触及的

在finalize()后，可能会进入不可触及状态

不可触及的对象不可能复活

可以回收

如下图示例：



第一次垃圾回收的时候会调用finalize()，因此可复活又变为了可触及的对象，由于finalize()方法只会调用一次，所以第二次会变为不可复活。

注意：避免使用finalize方法。相关可参见：https://my.oschina.net/silence88/blog/828808

3、什么是根（其实也就是某个对象）

栈中引用的对象

方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）

JNI方法栈中引用对象

三、GC参数