JVM之垃圾收集机制四种GC算法详解

古城微笑少年丶 2022-01-31 06:27 194阅读 0赞

# JVM之四种GC算法详解 #

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## 目录： ##

1.  什么是GC？
2.  GC算法之引用计数法
3.  GC算法之复制算法（Copying）
4.  GC算法之标记清除（Mark-Sweep）
5.  GC算法之标记压缩（Mark-Compact）
6.  GC算法之标记清除压缩（Mark-Sweep-Compact）
7.  小结

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### 1. 什么是GC？ ###

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**先看图：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

#### `GC是分代收集算法`(更为专业) ####

1.  JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。
2.  因此GC按照回收的区域又分两种类型，一种是普通GC（minor GC），一种是全局GC（major GC or Full GC）

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##### Minor GC 和 Full GC的区别 #####

1.  普通GC（minor GC）：只针对在新生代区域的GC，指发生在新生代的垃圾收集动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
2.  全局GC（major GC or Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但不是绝对的）。Major GC的速度一般要比Minor GC慢上10倍以上。

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### 2. GC算法之引用计数法 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**即当对象的引用为0的时候会被回收。**

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### 3. GC算法之复制算法（Copying） ###

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#### （1）概述： ####

1.  `年轻代使用的是Minor GC，这种GC算法采用的是复制算法。`

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#### （2）原理 ####

1.  Minor GC会把Eden中的所有活的对象都移到Survivor区域中，如果Survivor区放不下，那么剩下的活的对象就被移到Old generation中，也即一旦收集后，Eden是变成空的了。
2.  当对象在Eden（包括一个Survivor区域，这里假设是from区域）出生后，在经过一次Minor GC后，如果对象还存活，并且能够被另一块Survivor区域所容纳（上面假设是from区域，这里应为to区域，即to区域有足够的内存空间来存储Eden和from区域存活的对象），则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一款Survivor区域（即to区域）中，然后清理所使用的Eden和Survivor（即from区域），并且这些对象的年龄设置为1，以后对象在Survivor区域每熬过一次Minor GC，就将对象的年龄+1，当对象的年龄达到某个值时（默认是15岁，通过 `-XX:MaxTenuringThreshold`来设定对象在新生代中存活的次数），这些对象就会成为老年代。
3.  复制算法的基本思想是将内存分为两块，每次只用到其中一块，当这一块内存用完，就将活着的对象复制到另外一块上面。`复制算法不会产生空间碎片`。

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#### （3）复制算法的缺点： ####

1.  浪费了一般的内存
2.  如果对象的存活率很高，我们可以极端一点，假设100%存活，那么我们需要将所有对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍，复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变得不可忽视。所以从以上的描述中不难看出，`复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须克服50%内存的浪费`。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

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### 4. GC算法之标记清除（Mark-Sweep） ###

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#### （1）概述： ####

1.  老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现

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#### （2）原理 ####

###### 当堆中的有效内存空间（available memory）被耗尽的时候，就会停止整个程序（也被称为stop the world），然后进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除。 ######

1.  标记：从引用根节点开始标记所有的被引用的对象。标记的过程其实就是遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象
2.  清除：遍历整个堆，把未标记的对象清除。

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#### （3）标记清除算法的缺点 ####

1.  此算法需要暂停整个应用，会产生内存碎片。

用通俗的话解释一下标记清除算法，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将依旧存活的对象标记一遍，最终再将堆中所以没被标记的对象全部清除掉，接下来便让程序恢复运行。

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#### （4）简单图： ####

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![在这里插入图片描述][20190515211409906.png]  
![在这里插入图片描述][20190515211421876.png]  
![在这里插入图片描述][20190515211435488.png]

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### 5. GC算法之标记压缩（Mark-Compact） ###

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#### （1）概述： ####

1.  老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。

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#### （2）原理 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

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#### （3）标记压缩算法的缺点： ####

1.标记整理算法的唯一的缺点就是`效率也不高`,不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。从效率上来说，标记整理算法要低于复制算法。

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#### 6. GC算法之标记清除压缩（Mark-Sweep-Compact） ####

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#### （1）概念： ####

1.  标记清除压缩，不属于四种GC算法。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

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**流程图：**  
![在这里插入图片描述][20190516001512103.png]  
![在这里插入图片描述][20190516001524429.png]  
![在这里插入图片描述][20190516001535197.png]

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#### 7. 小结 ####

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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

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