02、JVM 实战 - 垃圾收集算法

一、标记-清除算法（Mark-Sweep）

这种算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

Mark-Sweep 算法是最基础的收集算法，几乎所有的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到。它的不足之处主要有两个：

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的内存碎片，空间碎片太多可能会导致在需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

二、复制算法（Copying）

这种算法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块。当这一块内存用完了，就将标记存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用的半区空间一次性清理掉。

Copying 算法每次都只对半区进行回收，很好的解决了内存碎片的问题，而且实现简单，运行高效。

该算法的不足之处在于：

**1、**将内存缩小为原来的一半，代价高昂，并且需要额外空间做分配担保。

**2、**在对象存活率较高的时就要进行较多的复制操作，效率降低。

现在的商用虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代。虚拟机将新生代内存分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间（默认比例是 8：1：1），每次分配对象时，使用 Eden 和其中一块 Survivor 空间，当进行垃圾回收时，将 Eden 和 Survivor 标记存活的对象复制到另外一块 Survivor 空间上，然后一次清理掉 Eden 和刚才用过的 Survivor 空间。当然，我们没有办法保证每次回收都只有不多余 10% 的对象存活，当 Survivor 空间不够用时，需要依赖其他内存（这里指老年代）进行分配担保。

三、标记-整理算法（Mark-Compact）

这种算法分为“标记”和“整理”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，然后让所有存活的对象都向一端移动，接着直接清理掉端边界以外的内存。

Mark-Compact 算法在解决内存碎片的同时，避免 Copying 算法的空间浪费和效率问题。

四、分代收集算法（Generational Collection）

这种算法根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般把 Java 堆分为新生代和老生代。

在新生代，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用 Copying 算法，只要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。

在老生代，对象存活率高，没有额外空间对它进行担保，就必须使用 Mark-Sweep 或者 Mark-Compact 算法。