JVM垃圾收集器算法

Java垃圾收集器常用算法：

1、引用计数算法

引用计数算法用于标记对象是否存活，严格来说它并不属于垃圾收集算法，只是垃圾收集的辅助算法。它是通过给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加1；当引用失效时，计数器减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可再被使用的。

引用计数算法，实现简单，判定效率高，大部分情况下比较适用，但在一些特殊引用计数算法不在适用，如：

	public static void main(String[] args){
		ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
		ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
		objA.instance = objB;
		objB.instance = objA;
		objA = null;
		objB = null;
		
		System.gc();
	}

objA 和 objB相互引用，但是他们在其他地方实际上没有任何引用，也就是说他们应该被回收。而从引用计数算法来看，他们的计数器永远都不会是0，所以如果用引用计数算法，他们永远不会被回收。可达性分析算法为此产生。

2、可达性分析算法

可达性分析算法也是用来计算对象是否存活、是否可被回收。该算法的基本思想是：通过一些列称为“GC Roots” 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索锁经过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链时，则证明此对象是不可用的。如下图：

上图中，Object5、Object6、Object7虽然相互关联，但是他们到GC Roots是不可达的，所以他们会被判定为可回收对象。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

• 栈帧中的局部变量表中的reference引用所引用的对象
• 方法区中static静态引用的对象
• 方法区中final常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象
• Java虚拟机内部的引用， 如基本数据类型对应的Class对象， 一些常驻的异常对象（比如 NullPointExcepiton、 OutOfMemoryError） 等， 还有系统类加载器。
• 所有被同步锁（synchronized关键字） 持有的对象。

以上两种算法都是用于计算对象是否可被回收的算法，下面开始介绍回收对象的算法：

3、标记--清除算法

标记—清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记处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。标记过程就是上面介绍的判断对象是否可回收的过程。标记—清除算法是最基础的算法，主要有两点不足：

1. 效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高
2. 空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片。

标记清除算法执行过程：

4、复制算法

复制算法主要解决了标记清除算法中的效率问题，它将可用的内存按容量划分为大小相等的两块，每次只能使用其中的一块。当其中一块内存空间不足，就将还存活的对象复制到另一块内存中，再讲已使用的内存空间清理掉。这样使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配也不需要考虑碎片空间问题，只需要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可。但是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，且在对象存活率较高时，要进行较多的赋值操作，效率将会降低。Java堆中的Survivor区就是使用的赋值算法。

赋值算法的执行流程：

5、标记--整理算法

标记整理算法适用于java堆中的老年代垃圾回收，因为老年代的对象存活效率较高，使用复制算法效率较低。标记整理算法分为标记和整理两步，其中标记步骤与标记清除算法中的标记步骤一样，标记可被回收的对象；整理步骤，则是将所有存活的对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存。这样，不会浪费内存空间，也不会产生空间碎片，只是在将存活对象向一端移动时，如果对象存活率较低，效率会比较低。

标记整理算法的示意图：

6、分带收集算法

分带收集算法，并没有产生什么新的算法思想，只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，根据内存块的不同使用不同的算法。如将java堆分为新生代和老年代，新生代中使用复制算法，因为新生代中对象存活率比较低，只需要付出少量存活对象的复制成本就能完成收集；老年代使用标记整理算法，因为老年代对象存活率高，没有额外额空间对它进行分配担保。