Java JVM 2：垃圾收集算法 - 标记整理算法（伪代码实现与深入分析）

算法原理

标记整理法首先需要标记出存活的对象，然后所谓的整理就是把这些存活的对象往一端推。然后就清除边界以外的区域即可。

老年代的垃圾回收器（例如 Serial Old，Parallel Old，到那时不包括CMS，CMS使用的是标记清除法）都是采用这个算法，主要由于老年代的对象都比较持久，不是短暂的。

这样一看，每次整理，将不会产生内存碎片问题，因为也没有分配对象需要查空闲链表了。

伪代码实现

只要涉及到对象的移动，都会存在一个问题，就是假如 A -> B（A 引用 B，A 移动后的对象为 A’,B 移动后的对象为 B’，），那么怎么保证 A’-> B’。 其实这里还是利用了一个对象的属性 forwarding（参考：Java JVM 3：垃圾收集算法 - 复制算法（伪代码实现与深入分析））。

forwarding 的意思就是 它是 A对象的一个属性，然后记录了 A 对象移动到 A’。forwarding 会记录这个 A’，但是实际上还没移动，就是先记录好。

整个过程分 3 步：

首先，需要设置这个 forwarding，用于知道 A 后面移动到 A’，B 后面移动到 B’，这样才有可能把 A’ -> B’ 关联上。

set_forwarding_ptr(){
scan = new_address = $heap_start
while(scan < $heap_end){
if(scan.mark == TRUE){
scan.forwarding = new_address
new_address += scan.size
}
scan += scan.size
}
}

这段代码感觉还算比较好理解的，也就是记录自己移动后是到哪个位置：scan.forwarding = new_address。（注意，这里只是预先记录一下，还没有真正开始移动）

步骤二，更新指针：

adjust_ptr(){
for(r : $roots){
*r = (*r).forwarding
}

scan = $heap_start
while(scan < $heap_end){
if(scan.mark == TRUE){
for(child : children(scan)){
*child = (*child).forwarding
}
}
scan += scan.size
}
}

这段代码主要说的就是重写 A’ 对象移动后指向哪个对象。例如 *child = (*child).forwarding ，这里可以看到 A原来是引用B，(*child).forwarding 表示 B 到时候会变成 B’，此时需要把 child 改成以后的 B’ ，那么，此时在 A对象中，已经记录了之后A会变到 A’(forwarding指针记录了)，然后上面那个代码又知道了引用的 B 对象以后要变到哪里去，所以说，最后移动的时候，A’ -> B’就很容易关联上。

步骤三：真正的移动

move_obj(){
sacn = $free = $heap_start
while(scan < $heap_end){
if(scan.mark == TRUE){
new_address = scan.forwarding
copy_data(new_address,scan,scan,size)
new_address.forwarding = NULL
new_address.mark = FALSE
$free += new_address.size
scan += scan.size
}
}
}

这段主要就是先 copy：copy_data(new_address,scan,scan,size) ，然后位置一直往前挪动：$free += new_address.size

优缺点

耗费的时间在哪里

1、系统怎么知道A对象后来去到 A’ ，那么，这个是需要遍历整个堆的。比如说，发现第一个位置需要GC了，然后 A 不需要，那么就把 A.forwarding 设置到第一个位置这里。所以这里要遍历一遍堆。

2、设置 A’ -> B’ 的关联。这个从上面代码实现来看也要遍历一遍堆：while(scan < $heap_end)。但是个人表示怀疑，因为根据 forwarding 知道了 A 变到 A’ ，也能由A得到 B，再由 B 的 forwarding 可以得到 B’，所以感觉这里应该可以设置 A’ -> B’。

3、移动对象，这个是肯定要遍历一遍堆的。因为涉及到移动，清除。

所以总的来说，这个算法的效率无论比起复制算法还是标记清除法，遍历的次数都是要多一点。

没有内存碎片问题

所以说分配内存的时候也不需要到空闲链表这个东西