理解 JVM 工作机制（五）垃圾回收算法

垃圾回收算法

垃圾分代收集

部分收集（Partial GC):指目标不是完整收集整个 Java 堆的垃圾收集，其中又分为:

• 新生代收集（Minor GC/Young GC): 指目标只是新生代的垃圾收集。

• 老年代收集（Major GC/Old GC）: 指目标只是老年代的垃圾收集。目前只有 CMS 收集器会有单独收集老年代的行为。

另外请注意“Major GC”这个说法现在有点混淆，在不同资料上常有不同所指，读者需按上下文区分到底是指老年代的收集还是整堆收集。

• 混合收集（Mixed GC): 指目标是收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。目前只有 G1 收集器会有这种行为。

• 整堆收集（Full GC): 收集整个 Java 堆和方法区的垃圾收集。

标记-清除

在 Java 堆中标记需要清除的对象并执行清除

这是最基本的算法。 分两个步骤

• 标记（Mark）过程：遍历所有的 GC Roots，然后将所有 GC Roots 不可达的对象标记成不可存活的对象。

• 清除（Swep）过程：清除的过程将遍历堆中所有的对象，将标记的对象全部清除掉。

标记清除的过程

标记-复制

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

优点：避免内存碎片

缺点：对堆内存造成了浪费，可用内存缩小了一半

优化方案 （Apple 式回收）：

将内存分为三块： Eden、From Survivor、To Survivor，比例是 8:1:1，每次使用 Eden 和其中一块 Survivor。回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活的对象一次性复制到另外一块 Survivor 空间上，最后清理掉 Eden 和刚才使用的 Survivor 空间。这样只有 10% 的内存被浪费。

但是我们无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，需要依赖其他内存（指老年代）进行分配担保。

分配担保

为对象分配内存空间时，如果 Eden+Survivor 中空闲区域无法装下该对象，会触发 MinorGC 进行垃圾收集。但如果 Minor GC 过后依然有超过 10% 的对象存活，这样存活的对象直接通过分配担保机制进入老年代，然后再将新对象存入 Eden 区。

标记-整理

标记：它的第一个阶段与标记/清除算法是一模一样的，均是遍历 GC Roots，然后将不可达的对象标记。

整理：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。因此，第二阶段才称为整理阶段。

这是一种老年代的垃圾收集算法。老年代的对象一般寿命比较长，因此每次垃圾回收会有大量对象存活，如果采用复制算法，每次需要移动大量存活的对象，效率很低。

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，针对各个年代的特点采用最适当的收集算法。

• 新生代：复制算法

• 老年代：标记-清除算法、标记-整理算法