JVM学习笔记——GC算法

GC 算法

　　GC 即 Garbage Collection 垃圾回收。JVM 中的 GC 99%发生在堆中，而 Java 堆中采用的垃圾回收机制为分代收集算法。即将堆分为新生代和老年代，根据不同的区域使用不同的垃圾回收算法。

1. 确认垃圾的算法

1.1 引用计数法

　　给每个对象设置一个引用计数器，每有一个地方引用此对象时，计数器 +1，引用失效计数器 -1。当对象计数器为0时，将会被垃圾回收。

　　引用计数器无法解决循环引用的问题。当AB两个对象都无其他对象引用，且 A 对象引用 B 对象，B 对象也引用 A 对象时，两个对象本应被回收，但计数器都不为0，无法垃圾回收。

　　因此主流虚拟机都未采用此算法。

1.2 可达性算法(引用链法)

　　从一个被视为 GC Roots 的对象开始向下搜索，如果一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，说明此对象不可用，可以被垃圾回收。

　Java 中可作为 GC Roots 的对象如下：

• 虚拟机栈中引用的对象

• 方法区类静态属性引用的对象

• 方法区常量池引用的对象

• 本地方法栈 JNI 引用的对象

　　当一个对象不可达 GC Roots 时，这个对象不会立马被回收，而是处于死缓的阶段，若要真正被回收需要经历两次标记。

　　被第一次标记的对象会经历一次筛选，筛选是否有必要进行finalize()方法，对象如果已被虚拟机调用过或认定没必要执行finalize()方法，则立即回收。

　　如果需要执行finalize()方法，则把对象放入 F-Queue 队列中，等待Finalize()线程执行，该线程为低优先级，且不被 JVM 承诺执行完毕。GC对 F-Queue 队列中的对象进行二次标记，被标记后等待回收。

2. 垃圾回收算法

2.1 标记清除算法 Mark-Sweep

　　最基础的垃圾回收算法，分两个阶段，标记，清除。标记所需回收的对象，清除被标记的对象。

　　看似简单，但该算法最大的问题在于内存碎片化严重，如果清理后不整理内存，整块内存就会被存活的对象分割成一块块较小的连续空间，当需要创建较大对象时会难以在内存中找到合适的连续空间。

• 节约空间

• 需要进行两次扫描，耗时严重

• 内存碎片化严重

• 老年代标记清除，标记压缩结合使用

2.2 复制算法 Copying

　　为了解决标记清除算法内存碎片化的缺陷而被提出。

　　按内存容量将内存划分为两块，每次只使用其中一块，当一块内存存满后，将存活的对象复制至另一块，清空当前块内的内存，然后两边互换使用。

• 算法实现简单，内存效率高，不易产生碎片

• 使用空间被压缩，浪费了一点空间，如果存活对象增多，算法效率会大大降低

2.3 标记整理算法 Mark-Compact

　　结合标记清除算法和复制算法被提出。

算法思想：

• 标记死亡对象

• 将存活对象移动至内存另一端

• 清除端边界外所有对象

　　

 特点：

• 内存连续，不产生碎片

• 效率不高，要标记存活对象，整理对象引用地址，效率低于复制算法

• 老年代标记清除，标记压缩结合使用