典型的垃圾收集算法

1.Mark-Sweep（標記-清除）算法

　　這是最基礎的垃圾回收算法，之所以說它是最基礎的是因為它最容易實現，思想也是最簡單的。標記-清除算法分為兩個階段：標記階段和清除階段。標記階段的任務是標記出所有需要被回收的對象，清除階段就是回收被標記的對象所占用的空間。具體過程如下圖所示：

　　從圖中可以很容易看出標記-清除算法實現起來比較容易，但是有一個比較嚴重的問題就是容易產生內存碎片，碎片太多可能會導致后續過程中需要為大對象分配空間時無法找到足夠的空間而提前觸發新的一次垃圾收集動作。

　

　2.Copying（復制）算法

　　為了解決Mark-Sweep算法的缺陷，Copying算法就被提了出來。它將可用內存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活著的對象復制到另外一塊上面，然后再把已使用的內存空間一次清理掉，這樣一來就不容易出現內存碎片的問題。具體過程如下圖所示：

　　這種算法雖然實現簡單，運行高效且不容易產生內存碎片，但是卻對內存空間的使用做出了高昂的代價，因為能夠使用的內存縮減到原來的一半。

　　很顯然，Copying算法的效率跟存活對象的數目多少有很大的關系，如果存活對象很多，那么Copying算法的效率將會大大降低。

　

　3.Mark-Compact（標記-整理）算法

　　為了解決Copying算法的缺陷，充分利用內存空間，提出了Mark-Compact算法。該算法標記階段和Mark-Sweep一樣，但是在完成標記之后，它不是直接清理可回收對象，而是將存活對象都向一端移動，然后清理掉端邊界以外的內存。具體過程如下圖所示：

　　

　　

4.Generational Collection（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。它的核心思想是根據對象存活的生命周期將內存劃分為若干個不同的區域。一般情況下將堆區劃分為老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特點是每次垃圾收集時只有少量對象需要被回收，而新生代的特點是每次垃圾回收時都有大量的對象需要被回收，那么就可以根據不同代的特點采取最適合的收集算法。

　　目前大部分垃圾收集器對于新生代都采取Copying算法，因為新生代中每次垃圾回收都要回收大部分對象，也就是說需要復制的操作次數較少，但是實際中并不是按照1：1的比例來劃分新生代的空間的，一般來說是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當進行回收時，將Eden和Survivor中還存活的對象復制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過的Survivor空間。

　　而由于老年代的特點是每次回收都只回收少量對象，一般使用的是Mark-Compact算法。

　　注意，在堆區之外還有一個代就是永久代（Permanet Generation），它用來存儲class類、常量、方法描述等。對永久代的回收主要回收兩部分內容：廢棄常量和無用的類。jdk1.8以后取消了永久代，取而代之的是元空間(Metaspace),也就是說，元數據信息轉移到了元空間的本地內存中(Native memory) 　　注：在JDK8，Native Memory，包括Metaspace和C-Heap。

詳細的信息可查看Blog：http://blog.csdn.net/zhushuai1221/article/details/52122880

三.典型的垃圾收集器

　　垃圾收集算法是 內存回收的理論基礎，而垃圾收集器就是內存回收的具體實現。下面介紹一下HotSpot（JDK 7)虛擬機提供的幾種垃圾收集器，用戶可以根據自己的需求組合出各個年代使用的收集器。

　　1.Serial/Serial Old

　　Serial/Serial Old收集器是最基本最古老的收集器，它是一個單線程收集器，并且在它進行垃圾收集時，必須暫停所有用戶線程。Serial收集器是針對新生代的收集器，采用的是Copying算法，Serial Old收集器是針對老年代的收集器，采用的是Mark-Compact算法。它的優點是實現簡單高效，但是缺點是會給用戶帶來停頓。

　　2.ParNew

　　ParNew收集器是Serial收集器的多線程版本，使用多個線程進行垃圾收集。

　　3.Parallel Scavenge

　　Parallel Scavenge收集器是一個新生代的多線程收集器（并行收集器），它在回收期間不需要暫停其他用戶線程，其采用的是Copying算法，該收集器與前兩個收集器有所不同，它主要是為了達到一個可控的吞吐量。吞吐量與總垃圾收集時間有關，收集時間越短，吞吐量越高，但是每次停頓時間可能很長。因此它不適合交互任務，適合后臺運算等任務。

　　4.Parallel Old

　　Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本（并行收集器），使用多線程和Mark-Compact算法。

　　5.CMS

　　CMS（Current Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器，它是一種并發收集器，采用的是Mark-Sweep算法。因此它與Parallel Scavenge相反，它適合交互任務。

　　6.G1

　　G1收集器是當今收集器技術發展最前沿的成果，它是一款面向服務端應用的收集器，它能充分利用多CPU、多核環境。因此它是一款并行與并發收集器，并且它能建立可預測的停頓時間模型。

　　下面補充一下關于內存分配方面的東西：

　　

　　對象的內存分配，往大方向上講就是在堆上分配，對象主要分配在新生代的Eden Space和From Space，少數情況下會直接分配在老年代。如果新生代的Eden Space和From Space的空間不足，則會發起一次GC，如果進行了GC之后，Eden Space和From Space能夠容納該對象就放在Eden Space和From Space。在GC的過程中，會將Eden Space和From? Space中的存活對象移動到To Space，然后將Eden Space和From Space進行清理。如果在清理的過程中，To Space無法足夠來存儲某個對象，就會將該對象移動到老年代中。在進行了GC之后，使用的便是Eden space和To Space了，下次GC時會將存活對象復制到From Space，如此反復循環。當對象在Survivor區躲過一次GC的話，其對象年齡便會加1，默認情況下，如果對象年齡達到15歲，就會移動到老年代中。

　　一般來說，大對象會被直接分配到老年代，所謂的大對象是指需要大量連續存儲空間的對象，最常見的一種大對象就是大數組，比如：

　　byte[] data = new byte[4*1024*1024]

　　這種一般會直接在老年代分配存儲空間。

　　當然分配的規則并不是百分之百固定的，這要取決于當前使用的是哪種垃圾收集器組合和JVM的相關參數。

　　參考資料：

　　《深入理解Java虛擬機》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的垃圾收集算法与垃圾收集器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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