轉(zhuǎn)載：http://blog.csdn.net/tjiyu/article/details/53983064

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下面先來了解Java虛擬機垃圾回收的幾種常見算法：標(biāo)記-清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記-整理算法、分代收集算法、火車算法，介紹它們的算法思路，有什么優(yōu)點和缺點，以及主要應(yīng)用場景。

1、標(biāo)記-清除算法

???????標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）算法是一種基礎(chǔ)的收集算法。

1、算法思路

???????"標(biāo)記-清除"算法，分為兩個階段：

（A）、標(biāo)記

??????首先標(biāo)記出所有需要回收的對象；

???????標(biāo)記過程如《Java虛擬機垃圾回收(一) 基礎(chǔ)》"2-4、判斷對象生存還是死亡"中所述--分為兩個標(biāo)記過程（詳細(xì)請參考前文）：

（1）、第一次標(biāo)記

???????在可達(dá)性分析后發(fā)現(xiàn)對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，被第一次標(biāo)記；

???????并且進(jìn)行一次篩選：此對象是否必要執(zhí)行finalize()方法；

???????對有必要執(zhí)行finalize()方法的對象，被放入F-Queue隊列中；????

（2）、第二次標(biāo)記

???????GC將對F-Queue隊列中的對象進(jìn)行第二次小規(guī)模標(biāo)記；

???????在其finalize()方法中重新與引用鏈上任何一個對象建立關(guān)聯(lián)，第二次標(biāo)記時會將其移出"即將回收"的集合；

???????對第一次被標(biāo)記，且第二次還被標(biāo)記（如果需要，但沒有移出"即將回收"的集合），就可以認(rèn)為對象已死，可以進(jìn)行回收。

（B）、清除

??????兩次標(biāo)記后，還在"即將回收"集合的對象將被統(tǒng)一回收；

???????執(zhí)行過程如下圖：

2、優(yōu)點

???????基于最基礎(chǔ)的可達(dá)性分析算法，它是最基礎(chǔ)的收集算法；

???????而后續(xù)的收集算法都是基于這種思路并對其不足進(jìn)行改進(jìn)得到的；

3、缺點

???????主要有兩個缺點：

（A）、效率問題

???????標(biāo)記和清除兩個過程的效率都不高；

（B）、空間問題

???????標(biāo)記清除后會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片；

???????這會導(dǎo)致分配大內(nèi)存對象時，無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存；

???????從而需要提前觸發(fā)另一次垃圾收集動作；

4、應(yīng)用場景

??????針對老年代的CMS收集器；

2、復(fù)制算法

???????"復(fù)制"（Copying）收集算法，為了解決標(biāo)記-清除算法的效率問題；

1、算法思路

???????（A）、把內(nèi)存劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊；

???????（B）、當(dāng)一塊內(nèi)存用完了，就將還存活的對象復(fù)制到另一塊上（而后使用這一塊）；

???????（C）、再把已使用過的那塊內(nèi)存空間一次清理掉，而后重復(fù)步驟2；????

??????執(zhí)行過程如下圖：

2、優(yōu)點

???????這使得每次都是只對整個半?yún)^(qū)進(jìn)行內(nèi)存回收；

???????內(nèi)存分配時也不用考慮內(nèi)存碎片等問題（可使用"指針碰撞"的方式分配內(nèi)存）；

??????實現(xiàn)簡單，運行高效；

???????（關(guān)于"指針碰撞"請參考《Java對象在HotSpot虛擬機中的創(chuàng)建過程》）

3、缺點

（A）、空間浪費

??????可用內(nèi)存縮減為原來的一半，太過浪費（解決：可以改良，不按1:1比例劃分）；

（B）、效率隨對象存活率升高而變低

??????當(dāng)對象存活率較高時，需要進(jìn)行較多復(fù)制操作，效率將會變低（解決：后面的標(biāo)記-整理算法）；

4、應(yīng)用場景

??????現(xiàn)在商業(yè)JVM都采用這種算法（通過改良缺點1）來回收新生代；

新生代：新建的對象都放到新生代

老年代：多次回收沒有被回收的對象或者大對象

??????如Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器、、G1（從局部看）；

5、HotSpot虛擬機的改良算法

（A）、弱代理論

???????分代垃圾收集基于弱代理論（weak generational hypothesis），具體描述如下：

???????（1）、大多數(shù)分配了內(nèi)存的對象并不會存活太長時間，在處于年輕代時就會死掉；

???????（2）、很少有對象會從老年代變成年輕代；

???????其中IBM研究表明：新生代中98%的對象都是"朝生夕死"；

????????所以并不需要按1:1比例來劃分內(nèi)存（解決了缺點1）；

（B）、HotSpot虛擬機新生代內(nèi)存布局及算法

??????????????????????（1）、將新生代內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間；

??????????????????????（2）、每次使用Eden和其中一塊Survivor；

??????????????????????（3）、當(dāng)回收時，將Eden和使用中的Survivor中還存活的對象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor；

??????????????????????（4）、而后清理掉Eden和使用過的Survivor空間；

??????????????????????（5）、后面就使用Eden和復(fù)制到的那一塊Survivor空間，重復(fù)步驟3；

?????????默認(rèn)Eden：Survivor=8:1，即每次可以使用90%的空間，只有一塊Survivor的空間被浪費；

（C）、分配擔(dān)保

???????如果另一塊Survivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對象時，這些對象將直接通過分配擔(dān)保機制（Handle Promotion）進(jìn)入老年代；

???????分配擔(dān)保在以后講解垃圾收集器執(zhí)行規(guī)則時再詳解；

???????更多請參考：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/generations.html#sthref16

3、標(biāo)記-整理算法

???????"標(biāo)記-整理"（Mark-Compact）算法是根據(jù)老年代的特點提出的。

1、算法思路

（1）、標(biāo)記

??????標(biāo)記過程與"標(biāo)記-清除"算法一樣；

（2）、整理

???????但后續(xù)不是直接對可回收對象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動；

???????然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存；

執(zhí)行過程如下圖：

2、優(yōu)點

（A）、不會像復(fù)制算法，效率隨對象存活率升高而變低

???????老年代特點：

???????對象存活率高，沒有額外的空間可以分配擔(dān)保；

???????所以老年代一般不能直接選用復(fù)制算法算法；

???????而選用標(biāo)記-整理算法；

（B）、不會像標(biāo)記-清除算法，產(chǎn)生內(nèi)存碎片

???????因為清除前，進(jìn)行了整理，存活對象都集中到空間一側(cè)；

3、缺點

???????主要是效率問題：除像標(biāo)記-清除算法的標(biāo)記過程外，還多了需要整理的過程，效率更低；

4、應(yīng)用場景

???????很多垃圾收集器采用這種算法來回收老年代；

??????如Serial Old收集器、G1（從整體看）；

4、分代收集算法

???????"分代收集"（Generational Collection）算法結(jié)合不同的收集算法處理不同區(qū)域。

1、算法思路

???????基于前面說的弱代理論，其實并沒有什么新的思想；

???????只是根據(jù)對象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊；

???????這樣就可以根據(jù)各個年代的特點采用最適當(dāng)?shù)氖占惴?#xff1b;

???????一般把Java堆分為新生代和老年代；

（A）、新生代

???????每次垃圾收集都有大批對象死去，只有少量存活；

???????所以可采用復(fù)制算法；

（B）、老年代

???????對象存活率高，沒有額外的空間可以分配擔(dān)保；

??????使用"標(biāo)記-清理"或"標(biāo)記-整理"算法；

??????結(jié)合上面對新生代的內(nèi)存劃分介紹和上篇文章對Java堆的介紹，可以得出HotSpot虛擬機一般的年代內(nèi)存劃分，如下圖：

2、優(yōu)點??????

???????可以根據(jù)各個年代的特點采用最適當(dāng)?shù)氖占惴?#xff1b;

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3、缺點??????

???????仍然不能控制每次垃圾收集的時間；

4、應(yīng)用場景

??????目前幾乎所有商業(yè)虛擬機的垃圾收集器都采用分代收集算法；

??????如HotSpot虛擬機中全部垃圾收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1（也保留）；

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《深入理解Java虚拟机》读书笔记3--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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