常用垃圾收集算法（三）

拼搏现实的明天。 2022-04-22 07:52 50阅读 0赞

## **标记-清除算法：** ##

最基础的收集算法“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，算法分为“标记”和“清除”两个阶段，首先标记需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。之所以称为最基础的收集算法，是因为后续的算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到的。

**不足**：

1.  一个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高。
2.  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，空间碎片太多可能导致以后在程序运行过程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。

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## **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，每次只使用其中一块。当这块内存用完了，将还存活的对象复制到另外一块上面，然后把前一块内存空间一次清理掉。

优点：这样使得每次对整个半区进行内存回收，内存分配时也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。

缺点：复制算法的代价是将内存缩小为了原来的一半，增加了垃圾回收的次数。

现在的商业虚拟机（指3大虚拟机）都采用这种算法来回收新生代，IBM公司的专门研究表明，新生代中的对象，98%是“朝生夕死”，所以并不需要按照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（伊甸园）和两块较小的Survivor（幸存者区）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和刚使用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1，即每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%，只有一个Survivor，即10%的内存会被浪费。当然，98%的对象回收只是一般场景下的数据，我们没有办法保证每次回收都只有不多于10%的对象存活，当Survivor空间不够时，需要依赖其他内存（老年代）进行分配担保（Handle Promotion）。如图：

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如果另外一块Survivor空间没有足够空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时，这些对象将直接通过分配担保机制进入老年代。

## **Eden、Survivor复制过程概述：** ##

Eden Space字面意思是伊甸园，对象被创建的时候首先放到这个区域，进行垃圾回收后，不能被回收的对象被放入到空的Survivor区域。

Survivor Space幸存者区，用于保存在Eden Space内存区域中经过垃圾回收后没有被回收的对象。Survivor有两个，分别为To Survivor、From Survivor，这个两个区域的空间大小是一样的。执行垃圾回收的时候Eden区域不能被回收的对象被放入到空的Survivor（也就是To Survivor，同时Eden区域的内存会在垃圾回收的过程中全部释放），另一个Survivor（即From Survivor）里不能被回收的对象也会被放入这个Survivor（即To Survivor），然后To Survivor 和 From Survivor的标记会互换，始终保证一个Survivor 是空的。

为啥需要两个Survivor？因为需要一个完整的空间来复制过来。当满的时候晋升。每次都往标记为to的里面放，然后互换，这时from已经被清空，可以当作to了。

## **标记-整理算法：** ##

复制算法在对象成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，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，然后直接清理端边界以外的内存。

针对老年代，使用“标记-整理”（Mark-Compact）算法。如图：

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## **分代收集算法：** ##

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”(Generational Collection)算法，这种算法根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般把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采用最适当的收集算法。在新生代，每次垃圾收集时都发现大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，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较高，没有额外的空间对它进行分配担保，就必须使用”标记-清除“和”标记-整理“算法来进行回收。如图：

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