眾所周知，Java的垃圾回收是不需要程序員去手動(dòng)操控的，而是由JVM去完成。本文介紹JVM進(jìn)行垃圾回收的各種算法。

• 1. 如何確定某個(gè)對象是垃圾
  • 1.1. 引用計(jì)數(shù)法
  • 1.2. 可達(dá)性分析
• 2. 典型的垃圾回收算法
  • 2.1. 標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)
  • 2.2. 復(fù)制算法(Copying)
  • 2.3. 標(biāo)記-整理算法(Mark-Compact)
  • 2.4. 分代收集算法(Generational Collection)
• 3. 典型的垃圾收集器
  • 3.1. Serial/Serial Old
  • 3.2. ParNew
  • 3.3. Parallel Scavenge
  • 3.4. Parallel Old
  • 3.5. CMS
  • 3.6. G1
• 4. 參考文章

1. 如何確定某個(gè)對象是垃圾

1.1. 引用計(jì)數(shù)法

在Java中，引用和對象是有關(guān)聯(lián)的。如果要操作對象則必須用引用進(jìn)行。因此，很顯然一個(gè)簡單的辦法是通過引用計(jì)數(shù)來判斷一個(gè)對象是否可以回收。簡單說，即一個(gè)對象如果沒有任何與之關(guān)聯(lián)的引用，則說明對象不太可能再被用到，那么這個(gè)對象就是可回收對象。這種方式即是引用計(jì)數(shù)法。這種方式的問題是無法解決循環(huán)引用的問題，舉個(gè)例子：

public static void main(String[] args){Object object1=new Object();Object object2=new Object();object1.object=object2;object2.object=object1;object1=null;object2=null; }

顯然，在最后，object1和object2的內(nèi)存塊都不能再被訪問到了，但他們的引用計(jì)數(shù)都不為0，這就會(huì)使他們永遠(yuǎn)不會(huì)被清除。

1.2. 可達(dá)性分析

為了解決引用計(jì)數(shù)法的循環(huán)引用問題，Java使用了可達(dá)性分析的方法。通過一系列的“GC roots”對象作為起點(diǎn)搜索。如果在“GC roots”和一個(gè)對象之間沒有可達(dá)路徑，則稱該對象是不可達(dá)的。要注意的是，不可達(dá)對象不等價(jià)于可回收對象，不可達(dá)對象變?yōu)榭苫厥諏ο笾辽僖?jīng)過兩次標(biāo)記過程。兩次標(biāo)記后仍然是可回收對象，則將面臨回收。

比較常見的將對象視為可回收對象的原因：

• 顯式地將對象的唯一強(qiáng)引用指向新的對象。
• 顯式地將對象的唯一強(qiáng)引用賦值為Null。
• 局部引用所指向的對象（如，方法內(nèi)對象）。

下述代碼中，每次循環(huán)結(jié)束，object都會(huì)被視為可回收對象。

void fun() {.....for(int i=0;i<10;i++) {Object obj = new Object();System.out.println(obj.getClass());} }

• 只有弱引用與其關(guān)聯(lián)的對象

2. 典型的垃圾回收算法

在JVM規(guī)范中并沒有明確GC的運(yùn)作方式，各個(gè)廠商可以采用不同的方式去實(shí)現(xiàn)垃圾回收器。這里討論幾種常見的GC算法。

2.1. 標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)

最基礎(chǔ)的垃圾回收算法，分為兩個(gè)階段，標(biāo)注和清除。標(biāo)記階段標(biāo)記出所有需要回收的對象，清除階段回收被標(biāo)記的對象所占用的空間。如圖：

從圖中我們就可以發(fā)現(xiàn)，該算法最大的問題是內(nèi)存碎片化嚴(yán)重，后續(xù)可能發(fā)生大對象不能找到可利用空間的問題。

2.2. 復(fù)制算法(Copying)

為了解決Mark-Sweep算法內(nèi)存碎片化的缺陷而被提出的算法。按內(nèi)存容量將內(nèi)存劃分為等大小的兩塊。每次只使用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存滿后將尚存活的對象復(fù)制到另一塊上去，把已使用的內(nèi)存清掉，如圖：

這種算法雖然實(shí)現(xiàn)簡單，內(nèi)存效率高，不易產(chǎn)生碎片，但是最大的問題是可用內(nèi)存被壓縮到了原本的一半。且存活對象增多的話，Copying算法的效率會(huì)大大降低。

2.3. 標(biāo)記-整理算法(Mark-Compact)

結(jié)合了以上兩個(gè)算法，為了避免缺陷而提出。標(biāo)記階段和Mark-Sweep算法相同，標(biāo)記后不是清理對象，而是將存活對象移向內(nèi)存的一端。然后清除端邊界外的對象。如圖：

2.4. 分代收集算法(Generational Collection)

分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根據(jù)對象存活的不同生命周期將內(nèi)存劃分為不同的域，一般情況下將GC堆劃分為老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特點(diǎn)是每次垃圾回收時(shí)只有少量對象需要被回收，新生代的特點(diǎn)是每次垃圾回收時(shí)都有大量垃圾需要被回收，因此可以根據(jù)不同區(qū)域選擇不同的算法。

目前大部分JVM的GC對于新生代都采取Copying算法，因?yàn)樾律忻看卫厥斩家厥沾蟛糠謱ο?#xff0c;即要復(fù)制的操作比較少，但通常并不是按照1：1來劃分新生代。一般將新生代劃分為一塊較大的Eden空間和兩個(gè)較小的Survivor空間(From Space, To Space)，每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將該兩塊空間中還存活的對象復(fù)制到另一塊Survivor空間中。

而老生代因?yàn)槊看沃换厥丈倭繉ο?#xff0c;因而采用Mark-Compact算法。

另外，不要忘記在Java基礎(chǔ)：Java虛擬機(jī)(JVM)中提到過的處于方法區(qū)的永生代(Permanet Generation)。它用來存儲(chǔ)class類，常量，方法描述等。對永生代的回收主要包括廢棄常量和無用的類。

對象的內(nèi)存分配主要在新生代的Eden Space和Survivor Space的From Space(Survivor目前存放對象的那一塊)，少數(shù)情況會(huì)直接分配到老生代。當(dāng)新生代的Eden Space和From Space空間不足時(shí)就會(huì)發(fā)生一次GC，進(jìn)行GC后，Eden Space和From Space區(qū)的存活對象會(huì)被挪到To Space，然后將Eden Space和From Space進(jìn)行清理。如果To Space無法足夠存儲(chǔ)某個(gè)對象，則將這個(gè)對象存儲(chǔ)到老生代。在進(jìn)行GC后，使用的便是Eden Space和To Space了，如此反復(fù)循環(huán)。當(dāng)對象在Survivor區(qū)躲過一次GC后，其年齡就會(huì)+1。默認(rèn)情況下年齡到達(dá)15的對象會(huì)被移到老生代中。

3. 典型的垃圾收集器

垃圾收集算法是垃圾收集器的理論基礎(chǔ)，而垃圾收集器就是其具體實(shí)現(xiàn)。下面介紹HotSpot虛擬機(jī)提供的幾種垃圾收集器。

3.1. Serial/Serial Old

最古老的收集器，是一個(gè)單線程收集器，用它進(jìn)行垃圾回收時(shí)，必須暫停所有用戶線程。Serial是針對新生代的收集器，采用Copying算法；而Serial Old是針對老生代的收集器，采用Mark-Compact算法。優(yōu)點(diǎn)是簡單高效，缺點(diǎn)是需要暫停用戶線程。

3.2. ParNew

Seral/Serial Old的多線程版本，使用多個(gè)線程進(jìn)行垃圾收集。

3.3. Parallel Scavenge

新生代的并行收集器，回收期間不需要暫停其他線程，采用Copying算法。該收集器與前兩個(gè)收集器不同，主要為了達(dá)到一個(gè)可控的吞吐量。

3.4. Parallel Old

Parallel Scavenge的老生代版本，采用Mark-Compact算法和多線程。

3.5. CMS

Current Mark Sweep收集器是一種以最小回收時(shí)間停頓為目標(biāo)的并發(fā)回收器，因而采用Mark-Sweep算法。

3.6. G1

G1(Garbage First)收集器技術(shù)的前沿成果，是面向服務(wù)端的收集器，能充分利用CPU和多核環(huán)境。是一款并行與并發(fā)收集器，它能夠建立可預(yù)測的停頓時(shí)間模型。

4. 參考文章

Java垃圾回收機(jī)制

from:?https://www.cnblogs.com/cielosun/p/6674431.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java基础：JVM垃圾回收算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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