jvm垃圾回收（GC）機制之垃圾收集算法

一、标記-清除（Mark-Sweep）算法

• 這是最基礎的算法，标記-清除算法就如同它的名字樣，分為“标記”和“清除”兩個階段：首先标記出所有需要回收的對象，标記完成後統一回收所有被标記的對象。這種算法的不足主要展現在效率和空間，從效率的角度講，标記和清除兩個過程的效率都不高；從空間的角度講，标記清除後會産生大量不連續的記憶體碎片， 記憶體碎片太多可能會導緻以後程式運作過程中在需要配置設定較大對象時，無法找到足夠的連續記憶體而不得不提前觸發一次垃圾收集動作。标記-清除算法執行過程如圖：

  

  二、複制（Copying）算法
• 複制算法是為了解決效率問題而出現的，它将可用的記憶體分為兩塊，每次隻用其中一塊，當這一塊記憶體用完了，就将還存活着的對象複制到另外一塊上面，然後再把已經使用過的記憶體空間一次性清理掉。這樣每次隻需要對整個半區進行記憶體回收，記憶體配置設定時也不需要考慮記憶體碎片等複雜情況，隻需要移動指針，按照順序配置設定即可。複制算法的執行過程如圖：

  

  不過這種算法有個缺點，記憶體縮小為了原來的一半，這樣代價太高了。現在的商用虛拟機都采用這種算法來回收新生代，不過研究表明1:1的比例非常不科學，是以新生代的記憶體被劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。每次回收時，将Eden和Survivor中還存活着的對象一次性複制到另外一塊Survivor空間上，最後清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。HotSpot虛拟機預設Eden區和Survivor區的比例為8:1，意思是每次新生代中可用記憶體空間為整個新生代容量的90%。當然，我們沒有辦法保證每次回收都隻有不多于10%的對象存活，當Survivor空間不夠用時，需要依賴老年代進行配置設定擔保（Handle Promotion）。

三、标記-整理（Mark-Compact）算法

• 複制算法在對象存活率較高的場景下要進行大量的複制操作，效率很低。萬一對象100%存活，那麼需要有額外的空間進行配置設定擔保。老年代都是不易被回收的對象，對象存活率高，是以一般不能直接選用複制算法。根據老年代的特點，有人提出了另外一種标記-整理算法，過程與标記-清除算法一樣，不過不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活對象都向一端移動，然後直接清理掉邊界以外的記憶體。标記-整理算法的工作過程如圖：

  

  四、分代收集算法
• 根據上面的内容，用一張圖概括一下堆記憶體的布局

  

  現代商用虛拟機基本都采用分代收集算法來進行垃圾回收。這種算法沒什麼特别的，無非是上面内容的結合罷了，根據對象的生命周期的不同将記憶體劃分為幾塊，然後根據各塊的特點采用最适當的收集算法。大批對象死去、少量對象存活的（新生代），使用複制算法，複制成本低；對象存活率高、沒有額外空間進行配置設定擔保的（老年代），采用标記-清理算法或者标記-整理算法。