JVM - 常见垃圾收集算法以及原理

标记 - 清除算法:该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。

缺点:1. 效率问题,标记和清除的效率都很低;2. 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。造成系统负担。

标记-清除的算法执行过程如下(excel是个比较强大的东西):

复制算法:该算法针对Java堆新生代内存设计。将可用内存按照容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块的内存使用完了,就将还存活着的对象复制到另一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

优点:由于是对整个半区内存回收,没有内存碎片的问题,内存再次分配按照顺序即可,简单高效。

缺点:将可用内存变为原来一半。

复制算法的执行流程如下:

这里有必要解说下,我看书的时候对这张图片是有点疑惑的,【对于每次只使用一半清理一半】(理解力不好见谅),回收前的状态是使用左边一半,右边作为保留区域,回收时将左边的还存活的对象复制到右边的保留区域。然后针对左边进行回收。下次的执行过程是反过来的,即先把右边还存活的对象复制到左边,然后针对右边一半的内存进行回收。这里啰嗦下再附上一张图片

现在的商业虚拟机都是采用这种垃圾收集算法来回收新生代,但是他们内存使用的划分比例不是按照1:1来划分的,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和其中一块Survivor。当回收时,将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性的复制到另外一块Survivor空间上,最后清理掉Eden和刚才使用过的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的内存空间为整个新生代容量的90%(Eden+Survivor[一块]),只有10%的内存会被浪费。样的话会有个问题?假如某次回收之后存活的对象超过了那10%大小的内存,即内存不够用了,就会发生问题。这里采用由老年代进行分配担保来解决这个问题,即将某些对象进入老年代。这里也贴张图片

标记-整理算法:该算法主要是针对java堆老年代的的对象特点来设计。标记过程与“标记-清除”算法的标记过程相同,但是后续步骤不是直接对可回收的对象进行清理,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。示意图如下:

分代收集算法:根据对象存活周期的不同将内存划分为几块,一般是把Java堆分为新生代和老年代,这样根据各个年代的特点采用最合适的算法。新生代对象存活率比较低,采用复制算法。来年代对象存活率高就使用标记-清理或者标记-整理算法来进行回收。

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