JVM 垃圾回收算法

判断对象是否存活算法

引用计数法

在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加一；当引用失效时，计数器值就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。

可达性分析算法

通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”，如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。

可作为GC Roots的对象包括以下几种：

• 在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等。

• 在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量。

• 在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池（String Table）里的引用。·在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象。

• Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器。

• 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象。

• 反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。

标记——清除算法

分为标记和清除两个过程：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后，统一回收掉所有被标记的对象，也可以反过来，标记存活的对象，统一回收所有未被标记的对象。

标记——清除算法.png

缺点

• 执行效率不高。如果有大量对象并且其中大部分需要回收的，就需要进行大量标记和清除动作；

• 标记、清除过后会产生大量不连续的空间碎片；

标记——复制算法

它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

标记——复制算法.png

缺点

• 可用内存缩小为了原来的一半，空间浪费未免太多了；

• 如果内存中多数对象都是存活的，这种算法将会产生大量的内存间复制的开销（大部分对象都是朝生夕死）；

优点

• 现在的商用Java虚拟机大多都优先采用了这种收集算法去回收新生代；

• 实现简单，运行高效，不会产生空间碎片；

优化——Appel式回收

在1989年，Andrew Appel针对具备“朝生夕灭”特点的对象，提出了一种更优化的半区复制分代策略，现在称为“Appel式回收”。

具体做法：

将新生代分成一块较大的Eden区和两块较小的Survivor区（Survivor From和Survivor To），每次分配内存只使用Eden和其中一块Survivor。发生垃圾收集时，将Eden区和Survivor From区中存活的对象复制到Survivor To区，然后直接清理掉Eden区和Survivor From空间。

HotSpot虚拟机默认Eden 、Survivor From 、Survivor To 的大小比例是8∶1∶1，也即每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%

在普通场景下测试，有98%的对象是可回收的，但是不能百分百保证，所以Appel式回收还有一个充当罕见情况的“逃生门”的安全设计，当Survivor空间不足以容纳一次Minor GC之后存活的对象时，就需要依赖其他内存区域（实际上大多就是老年代）进行分配担保。

标记——整理算法

标记过程与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向内存空间一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

标记——整理算法.png

缺点

• 如果在有大量对象存活的区域需要大量移动对象并更新所有引用这些对象的地方，例如老年代

优点

• 不会产生空间碎片