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JVM垃圾收集算法

JVM垃圾收集算法

各个平台的虚拟机操作内存的方法各不相同,因此我们只讨论几种算法的思想以及发展过程。

标记—清除算法

最基础的收集算法是“标记-清除”(Mark-Sweep)算法,如同它的名字一样,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,它的标记过程就是引用计数算法。之所以说它是最基础的收集算法,是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到的。它的主要不足有两个:一个是效率问题,标记和清除两个过程的效率都不高;另一个是空间问题,标记清除之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过程中需要分配较大对象时,无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作
标记—清除算法图示

复制算法

为了解决效率问题,一种称为“复制”(Copying)的收集算法出现了,它将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对整个半区进行内存回收,内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况,只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半,未免太高了一点。

注意:由于新生代的对象98%是”朝生夕死”的,所以我们并不需要按照1:1的比例来划分内存空间,而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间,每次使用Eden和其中的一块Survivor。当回收时,将Eden和Survivor中还存活的对象一次性的复制到另一块Survivor的空间上,最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1,也就是每次新生代中可用内存空间是整个新生代容量的90%(80%+10%),只有10%的内存会被“浪费”。当然,98%的对象可回收只是一般场景下的数据,我们没有办法保证每次回收只有不多余10%的对象存活,当Survivor空间不够用的时候,需要依赖其他内存(老年代)进行分配担保。
复制收集算法

标记—整理算法

复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作,效率将会变低。更关键的是,如果不想浪费50%的空间,就需要有额外的空间进行分配担保,以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况,所以在老年代一般不能直接选用这种算法。
根据老年代的特点,有人提出了另外一种“标记-整理”(Mark-Compact)算法,标记过程仍然与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存
标记—整理算法

分代收集算法

分代收集并没有什么新的思想,只是根据对象存活周期不同将内存分为几块。
一般Java堆分为新生代和老年代,这样就可以根据各个年代的特点来采用最合适的收集算法。在新生代中,每次垃圾收集时都会发现大批对象死去,只有少量存活,那就采用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外的空间对它进行分配担保,就必须使用“标记—清理”或者“标记—整理”算法来实现回收。

总结

当我深入了解Java虚拟机的时候,才会知道原来我们平时Java虚拟机的GC垃圾回收原来是这么自动回收的,很震撼,也会为以后出现GC机制没有回收一些内存而造成内存溢出寻找原因打下基础

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