垃圾回收算法:
1.复制算法
算法思路
(A)、把内存划分为大小相等的两块,每次只使用其中一块;
(B)、当一块内存用完了,就将还存活的对象复制到另一块上(而后使用这一块);
(C)、再把已使用过的那块内存空间一次清理掉,而后重复步骤2;
执行过程如下图:

优点
这使得
每次都是只对整个半区进行内存回收
;
内存分配时也
不用考虑内存碎片
等问题(可使用"指针碰撞"的方式分配内存);
实现简单,运行高效
;
缺点
(A)、空间浪费
可用内存缩减为原来的一半,太过浪费(解决:可以改良,不按1:1比例划分);
(B)、效率随对象存活率升高而变低
当对象存活率较高时,需要进行较多复制操作,效率将会变低(解决:后面的标记-整理算法);
应用场景
现在商业JVM都采用这种算法(通过改良缺点1)来回收新生代
;
如Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器、、G1(从局部看);
HotSpot虚拟机的改良算法
(A)、弱代理论
分代垃圾收集基于弱代理论(weak generational hypothesis),具体描述如下:
(1)、大多数分配了内存的对象并不会存活太长时间,在处于年轻代时就会死掉;
(2)、很少有对象会从老年代变成年轻代;
其中IBM研究表明:新生代中98%的对象都是"朝生夕死";
所以并不需要按1:1比例来划分内存(解决了缺点1);
(B)、HotSpot虚拟机
新生代内存布局及算法
(1)、将新生代内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间;
(2)、每次使用Eden和其中一块Survivor;
(3)、当回收时,将Eden和使用中的Survivor中还存活的对象一次性复制到另外一块Survivor;
(4)、而后清理掉Eden和使用过的Survivor空间;
(5)、后面就使用Eden和复制到的那一块Survivor空间,重复步骤3;
默认Eden:Survivor=8:1,即每次可以使用90%的空间,只有一块Survivor的空间被浪费;
(C)、分配担保
如果
另一块Survivor空间没有足够空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时
,这些对象将直接通过分配担保机制(Handle Promotion)
进入老年代
;

一些对象去了大对象和老年代空间,一部分年轻代去了空闲区间,其他的被清除了
新生代用的就是复制算法
2.标记压缩算法
算法思路
(1)、标记
标记过程与"标记-清除"算法一样;
(2)、整理
但
后续不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动
;
然后直接清理掉端边界以外的内存;

优点
(A)、不会像复制算法,效率随对象存活率升高而变低
老年代特点:
对象存活率高,没有额外的空间可以分配担保;
所以
老年代
一般不能直接选用复制算法算法;
而
选用标记-整理算法
;
(B)、不会像标记-清除算法,产生内存碎片
因为清除前,进行了整理,存活对象都集中到空间一侧;
缺点
主要是效率问题:除像标记-清除算法的标记过程外,
还多了需要整理的过程,效率更低;
应用场景
很多垃圾收集器采用这种算法来
回收老年代
;
如Serial Old收集器、G1(从整体看);
3.标记清除算法
算法思路
"标记-清除"算法,分为两个阶段:
(A)、标记
首先标记出所有需要回收的对象;
(1)、第一次标记
在
可达性分析
后发现对象到GC Roots没有任何引用链相连时,被第一次标记;
并且进行一次筛选:此对象是否必要执行finalize()方法;
对有必要执行finalize()方法的对象,被放入F-Queue队列中;
(2)、第二次标记
GC将对F-Queue队列中的对象进行第二次小规模标记;
在其finalize()方法中重新与引用链上任何一个对象建立关联,第二次标记时会将其移出"即将回收"的集合;
对第一次被标记,且第二次还被标记(如果需要,但没有移出"即将回收"的集合),就可以认为对象已死,可以进行回收
。
(B)、清除
两次标记后,还在"即将回收"集合的对象将被统一回收;
优点
基于最基础的可达性分析算法,它是
最基础的收集算法
;
而后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进得到的;
缺点
主要有两个缺点:
(A)、效率问题
标记和清除两个过程的
效率都不高
;
(B)、空间问题
标记清除后会
产生大量不连续的内存碎片
;
这会导致分配大内存对象时,无法找到足够的连续内存;
从而需要提前触发另一次垃圾收集动作;
应用场景
针对老年代的CMS收集器;
分代收集算法
"分代收集"(Generational Collection)算法结合不同的收集算法处理不同区域。
算法思路
基于前面说的弱代理论,其实并没有什么新的思想;
只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块;
这样就可以
根据各个年代的特点采用最适当的收集算法
;
一般把Java堆分为新生代和老年代;
(A)、新生代
每次垃圾收集都有大批对象死去,只有少量存活;
所以
可采用复制算法
;
(B)、老年代
对象存活率高,没有额外的空间可以分配担保;
使用"标记-清理"或"标记-整理"算法;
结合上面对新生代的内存划分介绍和上篇文章对Java堆的介绍,可以得出HotSpot虚拟机一般的年代内存划分,如下图:
优点
可以
根据各个年代的特点采用最适当的收集算法
;
缺点
仍然不能控制每次垃圾收集的时间;
应用场景
目前
几乎所有商业虚拟机的垃圾收集器
都采用分代收集算法;
如
HotSpot虚拟机中全部垃圾收集器
:Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1(也保留);