（4）JVM——垃圾回收算法

一、概述

介绍：在程序运行过程中，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈 3 个区域随线程而生，随线程而灭，不用我们关注内存的回收。而 Java 堆和方法区不一样，此处的内存使用和回收是动态的，其中讲垃圾回收主要是在 Java 堆。

二、判断对象需要回收

2.1 引用计数算法

说明：给对象中添加一个引用计数器，没当有一个地方引用它时，计数器值就加 1 ；当引用失效时，计数器值减 1； 任务时刻计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的。JVM 没用。

优点：

1. 实现简单
2. 判定效率高

缺点：

1. 难解决对象之间相互循环引用的问题

2.2 可达性分析算法

说明：可达性分析算法就是根据找出一系列“GC Roots”的点，然后依次往下搜索，找出所有能找到的点。对于没能找到的点，就认为是不可达的，即需要回收的对象。如下图：

可达性分析算法

可作为 GC Roots 的对象包括如下：

1. 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
2. 方法区中类静态属性引用的对象
3. 方法区中常量引用的对象
4. 本地方法栈中 JNI （即一般说的 Native 方法）引用的对象

三、垃圾回收算法

3.1 标记-清除算法

描述：算法分为“标记”和“清除”两个阶段：一、首先进行标记，即上面说的可达性分析算法； 二、统一回收所有被标记对象。过程如下

标记-清除算法

缺点：

1. 效率问题：标记和清除两个过程的效率都不高
2. 空间问题：标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片。碎片太多会导致以后需要分配大对象时，由于找不到这样的规整空间而提前触发垃圾收集

3.2 复制算法

描述：将可用内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当一块的内存用完了，就将存活的对象复制到另一块上面，然后把用过的那块一次清理掉。

优点：每次可以直接回收一半的内存，不会有内存碎片。分配也简单高效

缺点：使用时只有一半内存，比较浪费。

复制算法

说明：HotSpot 虚拟机的新生代的回收采用的就是复制算法，不过划分分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间。每次使用 Eden 和其中一个 Survivor ，回收时将存活对象复制到另一个 Survivor 上，然后释放用过的空间，并不断的循环 Survivor 作为使用区。比例 Eden ： Survivor = 8 ： 1。浪费空间为 10%， 如果存活对象大于 10% 的空间，会有老年代作内存分配担保（即将多余对象复制到老年代中）。

3.3 标记-整理算法

描述：对于老年代的对象来说，对象死亡率较低，因此复制算法不适用。“标记-整理”算法的标记步骤跟“标记-清除”算法一样，不过清除时会将存活对象移到一端集中，然后清除掉其他区域。

标记整理算法

3.4 分代收集算法

描述：分代收集算法其实是对上面三种算法的应用，根据对象的存活特点，把 Java 堆分为新生代和老年代，然后根据各代的特点使用不同的收集算法：

• 在新生代中，对象死亡率高，存活对象少，就使用复制算法
• 在老年代中，对象存活率高，没有额外空间进行分配担保，就使用“标记-清理”或“标记-整理”算法