JVM中GC算法

绝地灬酷狼 2023-07-12 05:24 20阅读 0赞

# **1.什么是垃圾回收** #

程序的运行必然需要申请内存资源，无效的内存资源如果不及时的处理就会一直占用内存资源，最终导致内存溢出，所以内存资源的管理就非常有必要的。

# **2.垃圾回收常见的算法** #

## 2.1 引用计数法 ##

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相互引用

**原理：**

假如有一个对象A，任何一个对象对A的引用，那么对象A的引用计数器就会增加1，当引用失败时候，对象A的引用就减去一，如果对象的A计数器的值为0，就说明对象A没有引用了，可以被回收。

**优点：**

*  实时性比较高，无须等到内存不够时候才开始回收，运行时可以根据对象的计数器是否为0，就可以进行回收。
 *  在垃圾回收过程中，应用哦无需挂起，入股申请内存时，内存不够，就会报outofmember错误。
 *  区域性，更新对象计数器时候，只是影响到该对象的，不会扫描的全部对象。

**缺点**

*  每次对象被引用时后，都需要对计数器进行更新，有一定的时间开销。
 *  浪费cpu资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。
 *  无法解决循环引用的问题。
 *

2.2 标记清除法

标记清除法是将垃圾回收分为了两个阶段，分别是标记和清除。

*  标记：从根节点开始标记引用的对象。
 *  清除：未被标记的对象就是垃圾对象，可以被清理。

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这个图表示了程序运行时的所有对象的状态，他们的标志位全部是0，也及时未被标记，以下默认0就是未被标记的，1为已经被标记。假如这会有效内存空间耗尽了，JVM将会停止程序运行并开启GC线程，然后开始进行标记工作，按照根搜索算法，标记完以后，对象的状态如下：

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可以看到：根据根搜索算法，所有从root对象的可达的对象都别标记了为存活的对象，此时已经完成了第一阶段的标记，就要执行清除了，那么清除完了以后，剩下的对象以及对象的状态如下图所示：

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可以看到没有被标记的对象会被回收清除掉，被标记的对象将会留下，并且会将标记重新归为0，接下来不用说了，唤醒停止的程序先线程，让程序继续运行。

此时：标记清除算法解决了引用计数法中循环引用的问题，没有从root节点引用的对象会被回收。

**优缺点：**

*  效率低，标记和清除两个动作都需要进行遍历所有的对象，并且在GC时候，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言，体验比较差
 *  通过标记清除法清理出的内存，碎片化比较严重，因为被回收的对象可能存在于各个角落，清理出来的内存时不连贯的

2.3 标记压缩算法

标记压缩算法时在标记清除的基础上，做了优化改进的算法，和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一段，然后清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。

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优缺点：

同标记清除算法解决了碎片化的问题，同时，标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有一定影响。

2.4 复制算法（年轻代内存空间算法）

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1.在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“from” 的Survivor区，Survivor区“to”是空的，

2.紧接着进行GC，Eden区中的所以存活对象都会复制到“to”,而在from区中，仍然存活的对象会根据他们的年龄值决定他们的去向，年龄到达一定的阈值（年龄阈值可以通过：-XX:MaxTenuringThreshold来进行设置）的对象移动到老年代中，没有达到阈值的对象会被复制到“to”区

3.进过这次GC时候,Eden区和From区已经被清空，这个时候from区和to区会进行交换他们的角色，也就是新的To区就是上次GC前的From,新的From是上次GC前的To区，不管如何，否要保证to区的Survivor是空的

4.GC会一直重复这样的过程，直到to区被填满，to区被填满以后，会将所有对象移动到老年代当中。

优点：

*  在垃圾多的情况下，效率比较高
 *  清理后，内存没有碎片

缺点：

*  垃圾少的时候不适用，如：老年代内存
 *  分配到两块内存空间，在同一时刻，只能适用一半，内存使用效率比较低。

**2.5 分代算法**

前面介绍了多种回收算法，每一种都有自己的优缺点，谁都不能代替谁，所以根据垃圾回收对象的特点，进行选择，才是明智的选择。

分代算法其实就是这样的，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代的适合使用复制算法，年老代适合使用标记清除算法或者标记压缩算法。

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