Java垃圾回收算法

Java垃圾回收算法

关于Java垃圾回收的目的和时间

GC算法总体概述：JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收，大部分时候回收的区域都是只新生代。因此GC按照回收的区域又分了两种类型，一种时普通的GC（Minor GC），一种是全局GC（Major GC或者Full GC）。
普通GC（Minor GC）：只针对新生代区域的GC，
全局GC（Major GC或者Full GC）：针对老年代的GC，偶尔伴随着对新生代的GC以及对永久代的GC。

垃圾回收算法主要分为4种：

1. 复制算法
2. 标记清除算法
3. 标记整理算法
4. 分代收集算法

复制算法：
年轻代使用的是Minor GC，这种GC算法采用的是复制算法（Copying）。
JVM把新生代分为了三个区域：1个Eden区和两个Survivor区（分别叫做from和to），默认比例是8：1：1，一般情况下，新创建的对象的都会被分配到Eden区（一些大对象特殊处理），这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被转移到Survivor区，对象在Survivor区没每熬过一次Minor GC，年龄就会增加一岁，当增加到一定程度（默认是15岁），就会被转移到老年代中，因为新生代中的对象基本上都是朝生夕死的（80%以上都会死亡），所以新生代的垃圾回收算法使用的是复制算法。

复制算法的流程：

1. 当Eden区满的时候,会触发第一次Minor gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次触发Minor gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。
2. 当后续Eden又发生Minor gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到From区域,并将Eden和To区域清空。
3. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数-XX:MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代。

注意：from区和to区并不是固定的，哪一个Survivor 区为空，哪一个Survivor 区就为to区。

假设第一次Minor GC发生，只有如图所示绿色的两个区域的对象存活，则系统将会将该区域的对象复制到to区，将Eden和from区清空。当下一次Minor GC发生的时候，将Eden和to区存活的对象复制到from区，如此循环。（某些对象在经历一定次数的转移后会被转移到老年代）。
复制算法的优缺点：
优点：不会产生内存碎片；对象的完整度高。
缺点：浪费了空间（总会保存一个空闲的to区来放置Eden和from区存活的对象）。

标记清除算法：

算法分为"标记"和"清除"两个阶段 : 首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

"标记-清除"算法的不足主要有两个 :

1. 效率问题 : 标记和清除这两个过程的效率都不高（两次扫描，耗时严重）
2. 空间问题 : 标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行中需要分配较大
   对象时，无法找到足够连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集。

标记整理算法：

针对老年代的特点，提出了一种称之为"标记-整理算法"。标记过程仍与"标记-清除"过程一致，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。流程图如下:

没有最好的算法，只有最合适的算法，因此，我们提出了分代收集算法：

当前JVM垃圾收集都采用的是"分代收集(Generational Collection)"算法，这个算法并没有新思想，只是根据对象存活
周期的不同将内存划分为几块。
一般是把Java堆分为新生代和老年代。在新生代中，每次垃圾回收都有大批对象死去，只有少量存活，因此我们采用
复制算法；而老年代中对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须采用"标记-清理"或者"标记-整理"算
法。