Connor学JVM - 垃圾回收算法

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虚度年华浮萍于世，勤学善思至死不渝

前言

Hey，欢迎阅读Connor学JVM系列，这个系列记录了我的JVM基础知识学习、复盘过程，欢迎各位大佬阅读斧正！原创不易，转载请注明出处：http://t.csdn.cn/bqtSk，话不多说我们马上开始！

1.分代收集理论

弱分代假说

绝大多数对象都是朝生夕灭的

强分代假说

Java堆划分出不同的区域，将回收对象依据年龄分配到不同的区域之中存储，一般分为新生代和老生代，注意这里只关注划分区域，没有涉及“年龄增长”的概念

跨代引用

当出现跨代引用时，即新生代的对象与老年代的对象之间存在引用，由于老年代对象难以消亡，该引用会使新生代对象一起存活，进而在之后晋升到老年代中，这种跨代引用也随即消除了

2.什么是 STW(Stop The World)

垃圾回收首先是要经过标记的，对象被标记后就会根据不同的区域采用不同的收集方法。垃圾回收并不会阻塞我们程序的线程，他是与当前程序并发执行的。所以问题就出在这里，当GC线程标记好了一个对象的时候，此时我们程序的线程又将该对象重新加入了“关系网”中，当执行二次标记的时候，该对象也没有重写finalize()方法，因此回收的时候就会回收这个不该回收的对象。

虚拟机的解决方法就是在一些特定指令位置设置一些“安全点”，当程序运行到这些“安全点”的时候就会暂停所有当前运行的线程（Stop The World 所以叫STW），暂停后再找到GC Roots进行关系的组建，进而执行标记和清除。

这些特定的指令（安全点）位置主要在：

（1）循环的末尾

（2）方法临返回前 / 调用方法的call指令后

（3）可能抛异常的位置

停顿类型就是STW，至于有GC和Full GC之分，主要是Full GC时STW的时间相对GC来说时间很长，因为Full GC针对整个堆以及永久代的，因此整个GC的范围大大增加；还有就是他的回收算法就是“标记–清除–整理”，这里也会损耗一定的时间。所以我们在优化JVM的时候，减少Full GC的次数也是经常用到的办法。

3.标记 - 清除算法 Mark - Sweep

首先标记所有需要回收的对象，再统一回收掉所有被标记的对象

或者标记存活的对象，回收未标记的对象

主要缺点：

• 执行效率不稳定。当堆中存在大量需要回收的对象，则需要大量的标记和清除操作，导致效率降低
• 内存空间碎片化问题。标记清楚后会产生大量不连续的内存空间——内存碎片，无法保证大对象的分配

4.标记 - 复制算法 Copying - 优先采用的针对新生代的回收算法

半区复制

（1）将可用内存按容量划分为等大的两块，每次只使用其中一块

（2）一块内存用完后将还存活着的对象复制到另一块上，再将已使用完的这一块全部回收

（3）优点是当多数对象需要回收时仅需复制少部分对象，且针对整个半区复制，不用考虑有空间碎片的情况

（3）缺陷是将可用内存缩小了一半，空间浪费大，且当大多数对象存活时会产生大量的复制开销

Appel式回收

针对上述缺陷做了如下设计

（1）把新生代分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次分配只使用Eden和一块Survivor

（2）发生垃圾回收时，将Eden和Survivor中存活的对象复制到另一块Survivor中，然后清理Eden和用过的Survivor

（3）如果另外一块Survivor空间不足以存放存活的对象，则会通过分配担保机制直接进入老年代

HotSpot虚拟机默认Eden : Survivor = 8 : 1

5.标记 - 整理算法 Mark - Compact - 优先采用的针对老年代的回收算法

（1）标记过程与标记 - 清除算法一致

（2）让所有存活的对象都向内存空间一端移动，然后清除边界以外的内存