关于JAVA的各种垃圾回收算法

文章目录

• • • 关于JAVA的各种垃圾回收算法
    • 1.垃圾标记阶段算法
    • • 引用计数算法
      • ⭐ 可达性分析算法
    • 2.垃圾清除阶段
    • • ⭐ 标记 - 清除（Mark - Sweep）算法
      • ⭐ 复制（Copying）算法
      • ⭐ 标记 - 压缩 （Mark - Compact）算法
    • 3.其他
    • • 分代收集算法
      • 增量收集算法
      • 分区算法

1.垃圾标记阶段算法

​ 判断对象是否存活，找到成为垃圾的对象。

​ 当一个对象已经不被任何存活的对象继续引用的时候，则判断该对象已经死亡。

引用计数算法

​ 概念：

​ 对每一个对象保存一个整形的应用计数器属性。用于记录对象被引用的情况。

​ 当引用计数器的值为0，即表示该对象不可能再被使用，可进行回收。

​ 致命缺点： 无法处理循环引用的情况。

⭐ 可达性分析算法

​ 概念：

可达性分析算法是根据GC Roots为起始点，按照从上到下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达。

​ GC Roots包括：

• ⭐ 虚拟机栈中引用的对象

• ⭐ 本地方法栈中引用的对象

• ⭐ 方法区中类静态属性引用的对象

• 字符串常量池中的引用

• 被同步锁synchronized持有的对象

• Java虚拟机内部的引用（基本数据类型对应的Class对象，常驻异常对象，系统类加载器）

2.垃圾清除阶段

⭐ 标记 - 清除（Mark - Sweep）算法

使用空间列表分配对象空间

执行过程：

​ 当堆中的触发垃圾回收时，会停止整个程序（STW），然后分别进行标记，清除两个步骤。

标记 ：标记所有可达的对象，及所有被引用的对象。将其存放在对象的Header中。

清除 ：遍历所有堆中对象，如果没有标记，则清除。

缺点： 效率低；会导致空间碎片化

⭐ 复制（Copying）算法

Eden，Surviver区用的就是这种算法。

使用指针碰撞分配对象空间

执行过程：

将内存空间划分成两个部分。一处作为正在使用的内存，一处作为空闲的内存。在执行垃圾回收时，将可达对象复制到空闲内存区域。两块内存区域互换。如此往复。

优点： 效率高；不会出现碎片问题

缺点： 需要两倍的内存空间；引用关系会发生变化，指针需要改变。

⭐ 标记 - 压缩 （Mark - Compact）算法

老年代用的就是这种算法。

使用指针碰撞分配对象空间

执行过程：

第一阶段和标记-清除算法一样，从根节点开始标记所有被引用的对象；第二阶段将所有的存活对象压缩到内存的一端，按照顺序排放，之后清理边界外的所有空间。

优点： 不会出现碎片化问题；消除了复制算法中内存减半的代价

缺点： 效率低；引用关系会发生变化，指针需要改变；移动的过程中需要STW

3.其他

分代收集算法

在Java中不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象采用不同的收集方式，可以提高回收的效率。

年轻代：

特点：区域较小，对象生命周期短，回收频繁

复制算法很好的符合了年轻代对象的特点。

老年代：

特点：区域较大，对象生命周期长，存活率高，回收频率低

Mark阶段的开销与存活对象的数量成正比

Sweep阶段的开销与所管理区域的大小呈正相关

Compact阶段的开销与存活对象的数据成正比

CMS回收器：

CMS回收期是基于Mark-Sweep算法实现的，对于对象回收率很高。而面对碎片问题，CMS采用基于Mark-Compact算法的Serial Old回收期作为补偿措施；当内存回收不佳（碎片导致的Concurrent Mode Failure时），将采用Serial Old执行Full GC以达到对老年代内存的整理。

增量收集算法

增量收集算法的基础仍然是标记-清除算法和复制算法。为了解决在垃圾回收时发生的STW。如果此时的STW时间过长，将会严重影响用户体验或者系统的稳定性。因此可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替执行。每次垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，接着切换到应用程序线程。

​ 优点： 避免STW时间过长，减少系统的停顿时间。

​ 缺点： 切换线程和上下文转化会使得垃圾回收成本上升，造成系统吞吐量下降。

分区算法

为了更好地控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从而减少一次GC产生的停顿。

分代算法将按照对象的生命周期长短划分为两个部分，分区算法将堆空间划分成连续的不同小区间region。

每一个region都是独立使用的，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间。每个region可能会存放Eden、Survivor、Old、Humongous的数据。