JVM中垃圾回收相關(guān)算法 - 我想是值得你了解一下的，因為早晚得了解。😁
概要：當(dāng)成功區(qū)分出內(nèi)存中存活對象和死亡對象后，GC接下來的任務(wù)就是執(zhí)行垃圾回收，釋放掉無用對象所占用的內(nèi)存空間，以便有足夠的可用內(nèi)存空間為新對象分配內(nèi)存。目前在JVM中比較常見的三種垃圾收集算法是：標(biāo)記一清除算法（Mark-Sweep）復(fù)制算法（copying）標(biāo)記-壓縮算法（Mark-Compact）

地點：湖南省永州市藍(lán)山縣舜河村
作者：用心笑*😀

JVM 垃圾回收相關(guān)算法

• • 一、標(biāo)記-清除算法
  • • 1）標(biāo)記：
    • 2）清除：
  • 二、標(biāo)記-復(fù)制算法
  • • 2.1、概述：
    • 2.2、圖示
    • 2.3、優(yōu)缺點
    • • • 優(yōu)點
        • 缺點
    • 2.4、注意
  • 三、標(biāo)記-整理算法（標(biāo)記-壓縮算法）
  • • 3.1、概述
    • 3.2、標(biāo)記-清除與標(biāo)記整理算法區(qū)別
    • 3.3、優(yōu)缺點
    • 3.4、小結(jié)
  • 四、自言自語

一、標(biāo)記-清除算法

標(biāo)記-清掃式垃圾回收器是一種直接的全面停頓算法。簡單的說，它們找出所有不可達(dá)的對象，并將它們放入空閑列表Free。

1）標(biāo)記：

標(biāo)記的過程其實就是，遍歷所有的GC Roots，然后將所有GC Roots可達(dá)的對象標(biāo)記為存活的對象。

如下圖：

2）清除：

清除的時候?qū)⒈闅v堆中所有的對象，將沒有標(biāo)記到的對象全部給清理掉

這里所謂的清除并不是真的置空，而是把需要清除的對象地址保存在空閑的地址列表里。下次有新對象需要加載時，判斷垃圾的位置空間是否夠，如果夠，就存放覆蓋原有的地址。

• 如果內(nèi)存規(guī)整
  • 采用指針碰撞的方式進(jìn)行內(nèi)存分配
• 如果內(nèi)存不規(guī)整
  • 虛擬機需要維護(hù)一個列表
  • 空閑列表分配

優(yōu)點：優(yōu)點就是簡單理解，容易實現(xiàn)。內(nèi)存消耗較小。

缺點：1)不管標(biāo)記還是沒有標(biāo)記，都需要進(jìn)行整體掃描一遍，效率低；2) 進(jìn)行GC 時，會停止用戶程序，并且時間開銷大，對用戶體驗較差;3)垃圾回收清理出來的空間內(nèi)存，內(nèi)存可能是不連續(xù)的，這就可能會產(chǎn)生內(nèi)碎片（操作系統(tǒng)方面知識），就需要再維護(hù)一個空列表。

二、標(biāo)記-復(fù)制算法

2.1、概述：

為了解決標(biāo)記 - 清除算法在垃圾收集效率方而的缺陷M.L.Minsky于1963 年發(fā)表了著名的論文， “ 使用雙存儲區(qū)的Lisp語言垃圾收集器CA LISP Garbage CoIIector Algorithm Using SeriaI Secondary Storage 。M.L.Minsky 在該論文中描述的算法被人們稱為復(fù)制(copying) 算法， 它也被M.L.Minsky 本人成功地引入到了Lisp語言的一個實現(xiàn)版本中。

GC復(fù)制算法原理是把內(nèi)存分為兩個空間一個是From空間，一個是To空間，對象一開始只在From空間分配，To空間是空閑的。GC時把存活的對象從From空間復(fù)制粘貼到To空間，之后把To空間變成新的From空間，原來的From空間變成To空間。回收前后對比下圖所示

2.2、圖示

應(yīng)用場景：目前JVM大都使用在新生代的垃圾回收中。

2.3、優(yōu)缺點

對于任意的GC算法我們都可以從吞吐量(GC延遲)，內(nèi)存的分配效率，內(nèi)存碎片化，堆的使用效率這個幾個方面評估。

優(yōu)點

• GC復(fù)制算法只搜索并復(fù)制存活的對象，少了訪問整堆和構(gòu)造空閑鏈表的操作能夠在短時間內(nèi)完成GC。換言之，GC復(fù)制的吞吐量要比標(biāo)記-清除要優(yōu)秀，并且堆越大這種差距越明顯。

• 內(nèi)存的分配效率：GC復(fù)制算法不使用空閑鏈表，因為分塊本身就是一個連續(xù)的空間。只要新建的對象不超過剩余空間的大小，只需要移動指針即可~。所以GC復(fù)制算法的分配效率非常的高效。

• 復(fù)制過去以后保證空間的連續(xù)性，不會出現(xiàn)“碎片”問題。

缺點

• 此算法的缺點也是很明顯的，就是需要兩倍的內(nèi)存空間。
• 復(fù)制而不是移動，意味著GC需要維護(hù)兩塊內(nèi)存之間對象引用關(guān)系，不管是內(nèi)存占用或者時間開銷也不小

2.4、注意

復(fù)制算法還有一個情況：如果系統(tǒng)中的垃圾對象很多，復(fù)制算法需要復(fù)制的存活對象數(shù)量并不會太大，或者說非常低才行（老年代大量的對象存活，那么復(fù)制的對象將會有很多，效率會很低），所以復(fù)制算法大都是應(yīng)用在新生代中的垃圾回收。

三、標(biāo)記-整理算法（標(biāo)記-壓縮算法）

3.1、概述

復(fù)制算法的高效性是建立在存活對象少、垃圾對象多的前提下的，這種情況在新生代經(jīng)常發(fā)生，老年代很難出現(xiàn)這種情況。

標(biāo)記一清除算法的確可以應(yīng)用在老年代中，但是該算法不僅執(zhí)行效率低下，而且在執(zhí)行完內(nèi)存回收后還會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，所以JVM的設(shè)計者認(rèn)為前兩種都有問題，即提出了第三種垃圾收集算法：標(biāo)記-整理算法，可以說是整合了前兩種的優(yōu)勢。

前面標(biāo)記部分同標(biāo)記清除部分，不同的地方在于，標(biāo)記清除中只是把可回收的對象進(jìn)行垃圾回收，不會對剩余的內(nèi)存空間進(jìn)行整理，而標(biāo)記整理則會對存活的對象進(jìn)行整理，截圖對比如下所示：

3.2、標(biāo)記-清除與標(biāo)記整理算法區(qū)別

標(biāo)記-壓縮算法的最終效果等同于標(biāo)記-清除算法執(zhí)行完成后，再進(jìn)行一次內(nèi)存碎片整理，因此，也可以把它稱為標(biāo)記-清除-壓縮（Mark-Sweep-Compact）算法。

二者的本質(zhì)差異在于標(biāo)記-清除算法是一種非移動式的回收算法，標(biāo)記-壓縮是移動式的。是否移動回收后的存活對象是一項優(yōu)缺點并存的風(fēng)險決策。可以看到，標(biāo)記的存活對象將會被整理，按照內(nèi)存地址依次排列，而未被標(biāo)記的內(nèi)存會被清理掉。如此一來，當(dāng)我們需要給新對象分配內(nèi)存時，JVM只需要持有一個內(nèi)存的起始地址即可，這比維護(hù)一個空閑列表顯然少了許多開銷。

3.3、優(yōu)缺點

優(yōu)點： 則是一定程度上解決了前兩種算法的缺陷，1）消除了標(biāo)記-清除算法當(dāng)中，內(nèi)存區(qū)域分散的缺點；2）不用像復(fù)制算法一樣，內(nèi)存減半的高額代價。

缺點：

1）從效率上講，是不如復(fù)制算法的。

2）移動對象的同時，如果對象被其他對象引用，則還需要調(diào)整引用的地址

3）移動過程中，需要全程暫停用戶應(yīng)用程序。

3.4、小結(jié)

標(biāo)記清除標(biāo)記整理復(fù)制

速率	中等	最慢	最快
空間開銷	少（但會堆積碎片）	少（不堆積碎片）	通常需要活對象的2倍空間（不堆積碎片）
移動對象	否	是	是

結(jié)論：沒有最好的算法，只有最合適的算法。（不然那還有這么多算法的存在勒）

堆部分中年輕代是是使用標(biāo)記-復(fù)制算法進(jìn)行垃圾回收，主要是因為年輕代里的對象存活時間比較短，大都朝生夕死，一次可以清除大部分對象，這樣只需要把少數(shù)對象移到另一塊內(nèi)存中去，效率很高。

但是在老年代中，就不一樣了，老年代老年代，你一聽就知道這里面對象的存活時間很長，而且大多數(shù)對象都會活很久，如果使用復(fù)制算法，每次清除的對象很少，需要移動的對象很多，效率很低。那么使用標(biāo)記-整理或者標(biāo)記-清除更加合適，效率也會比較高。

四、自言自語

每天的生活，慢慢變的充實，未來很長，我們一起努力！！！

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM中垃圾回收相关算法 - 值得了解一下的，因为早晚得了解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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