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JVM中垃圾收集算法总结

  通过前面的介绍我们了解了对象创建和销毁的过程。那么JVM中垃圾收集器具体对对象回收采用的是什么算法呢?本文主要记录下JVM中垃圾收集的几种算法。

JVM的垃圾回收的算法

标记-清除算法(Mark-Sweep)

  标记清除算法是最基础的回收算法,该算法分为两个阶段,即标记阶段和清除阶段。

阶段

说明

标记阶段

先根据可达性分析算法找出需要回收的对象进行标记

清除阶段

统一回收被标记的对象

参考《深入理解java虚拟机》:

从可达性分析算法角度看标记-清除算法

该算法不足有两点:

  1. 效率问题:标记和清理的效率都不高
  2. 空间问题:造成很多不连续的空间,如果要存储大对象,从而不得不提前触发GC回收操作

复制算法(Copying)

  复制算法是为了解决标记清除算法效率不高的问题而产生的,该算法的思路是。将内存空间一分为二(大小相等)。每次只使用其中一块来存储对象,当一块内存使用的差不多的时候就将这块中还存活的对象就复制到另一块内存中,然后清理掉已经使用过的那块内存。如下

这种算法的好处是每次直接对一半空间进行回收而且也不用考虑内存碎片的问题了,但是直接把空间砍掉一半。代价有点儿大。

标记-整理算法(Mark-Compact)

  标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记,但在清除时不同,在回收不存活的对象占用的空间后,会将所有的存活对象往左端空闲空间移动,并更新对应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上,又进行了对象的移动,因此成本更高,但是却解决了内存碎片的问题

分代收集算法

  分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代(Tenured Generation)和新生代(Young Generation),在堆区之外还有一个代就是永久代(Permanet Generation)。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收,而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收,那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

1.年轻代

  回收算法以Copying为主,新创建的对象都存放在这里。因为大多数对象很快变得不可达,所以大多数对象在年轻代中创建,然后消失。当对象从这块内存区域消失时,我们说发生了一次“minor GC”

  1. 所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。
  2. 新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个survivor(survivor0,survivor1)区。一个Eden区,两个 Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区,然后清空eden区,当这个survivor0区也存放满了时,则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区,然后清空eden和这个survivor0区,此时survivor0区是空的,然后将survivor0区和survivor1区交换,即保持survivor1区为空, 如此往复。
  3. 当survivor1区不足以存放 eden和survivor0的存活对象时,就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC(Major GC),也就是新生代、老年代都进行回收。
  4. 新生代发生的GC叫做Minor GC,MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)。

2.老年代

  回收算法主要以Mark-Compact为主,没有变得不可达,存活下来的年轻代对象被复制到这里。这块内存区域一般大于年轻代。因为它更大的规模,GC发生的次数比在年轻代的少。对象从老年代消失时,我们说“major GC”(或“full GC”)发生了

  1. 在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
  2. 内存比新生代也大很多(大概比例是1:2),当老年代内存满时触发Major GC即Full GC,Full GC发生频率比较低,老年代对象存活时间比较长,存活率标记高。

3.永久代

  用于存放静态文件,如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响,但是有些应用可能动态生成或者调用一些class,例如Hibernate 等,在这种时候需要设置一个比较大的永久代空间来存放这些运行过程中新增的类。永久代也称方法区, 注意:这块内存区域绝对不是永久的存放从老年代存活下来的对象的!!!在这块内存中有可能发生垃圾回收。发生在这里垃圾回收也被称为major GC

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