JVM入門之垃圾回收算法

一般來說堆中至少會被劃分為“新生代”和“老年代”兩個區(qū)域。新生代存儲第一種假說類型的對象，老年代存放第二種假說類型的對象。

「注意」 ：這種設(shè)計看起來是完美的，但是如果 「老年代中的對象引用了新生代中的對象」 這個時候年輕代發(fā)生垃圾回收時，除了需要遍歷GC Roots外，還需要 「遍歷整個老年代」 才會確保年輕代中的對象真正沒有對象引用。顯然這種遍歷整個老年代效率肯定會很低，所以采用了一種解決方案：讀者有興趣可以看看： 在這篇博客的末尾

標記-清除算法

最早出現(xiàn)的垃圾回收算法，之后出現(xiàn)的算法都是根據(jù)其缺點來進行演進的。

兩個階段：1. 「標記」 2.「清除」「標記需要回收的對象完成后進行統(tǒng)一回收所有被標記的對象， 也可以標記存活的對象統(tǒng)一回收沒有被標記的對象。」

「一，標記」 ：如何判定對象是否是垃圾的過程在上一篇 博客 中已經(jīng)講解過，接著 「標記」 這些垃圾對象。

「二，清除」 ：進行統(tǒng)一回收掉標記的對象。

缺點

1.當堆中的對象大部分是垃圾時， 「標記和清除的效率會變低」 ，而且會隨著內(nèi)存中垃圾對象的增長，導(dǎo)致效率越來越低。

2. 「內(nèi)存碎片化」 ：因為內(nèi)存分配不是連續(xù)的，所以當清除后，內(nèi)存中會存在大量內(nèi)存碎片。當遇到大對象分配內(nèi)存找不到足夠的連續(xù)的內(nèi)存來存放時會提前觸發(fā)GC。

標記-復(fù)制算法

采用的是“半?yún)^(qū)復(fù)制”的算法來實現(xiàn)的，即每次只使用其中的一部分內(nèi)存，當這部分內(nèi)存用完后將存活著的對象復(fù)制到另外一塊內(nèi)存上，接著清空剛才使用的那部分內(nèi)存，當另一部分內(nèi)存滿了的時候再用上一次清空后的那塊內(nèi)存往復(fù)。

解決了標記-清除的內(nèi)存碎片化問題，因為當發(fā)生GC時會進行全部清空，只將存活對象復(fù)制到另外一塊內(nèi)存中。

在這里插入圖片描述

“Apple回收策略”

Andrew Appel針對剛剛分代假說中的第一條，提出了“Appel式回收策略”。

一般情況下百分之九十八的對象在經(jīng)歷第一次gc時就會被清除。因此做出優(yōu)化將年輕代分為了 「一塊eden空間和兩塊Survival空間」 。enen和Survival內(nèi)存占比為 「8：1」 ，即每次使用百分之九十的內(nèi)存， 「只有百分之十的內(nèi)存會被浪費」 ，因為對象大部分都會死去所以沒有必要分配一半的空間來存放存活對象。

但是如果使用百分之十的內(nèi)存來存放存活對象，當存活對象在Survival空間存放不下時，這個時候就需要用老年代擔保，因此當存不下時會存放到老年代中。

缺點

1.當內(nèi)存中的對象存活率較高時，復(fù)制大量存活對象會使得效率變低。2.如果不想造成嚴重的內(nèi)存浪費，就需要有額外的空間進行分配。

標記-整理算法

上面所說的標記-復(fù)制算法針對與新生代中進行的回收算法，并不適用與老年代，原因：老年代中存活率較高，存放不下時需要額外的內(nèi)存空間擔保。

因此出現(xiàn)了標記-整理算法， 和標記-復(fù)制算法相同的是： 「標記的都是存活對象」 ；和標記-復(fù)制算法不同的是： 「復(fù)制算法將存活對象復(fù)制到另外一塊內(nèi)存上然后清除之前使用的內(nèi)存，而整理算法是移動存活的對象到一端，然后清除邊界以外的內(nèi)存」 。

缺點

「移動存活對象」 ：對于老年代中GC之后大部分都為存活對象，將這些對象都進行移動并且更新引用這些對象的地方是一個比較耗時的操作。而且更新引用需要暫停用戶線程來保證用戶線程訪問對象不會出錯，簡稱STW,"Stop the Word"。

其實不止整理算法里面移動對象更新引用需要STW，清除算法和復(fù)制算法中的標記清除都需要STW，只不過時間短

在這里插入圖片描述

總結(jié)

采用標記-整理算法意味著GC的時候要移動對象更新對象的引用，也就是說 「內(nèi)存回收的時候會更復(fù)雜」 。

采用標記-清除算法意味著 「內(nèi)存碎片化」 。

采用標記-復(fù)制算法意味著 「內(nèi)存可用度不高」 。

“吞吐量”：賦值器（使用垃圾回收器的線程也就是用戶線程）與垃圾回收器的效率總和。

因為 「內(nèi)存分配和訪問（內(nèi)存碎片化導(dǎo)致過多的分配和訪問）比垃圾回收器回收的頻率（回收時需要STW，而且比較耗時）要高」 ，因此整理這種方式其實吞吐量要比清除要好。

對于關(guān)注吞吐量的收集器Parallel Scabenge基于標記-整理算法， 對于關(guān)注STW的收集器CMS來說采用的是標記-清除算法。其實CMS是一種將兩種算法混合起來的收集器，大部分時間采用清除算法，只有當分配內(nèi)存不足（碎片化特別嚴重）時用整理算法進行一次收集。