【JVM】垃圾回收的四大算法

GC垃圾回收

JVM大部分时候回收的都是新生代（伊甸区+幸存0区+幸存1区）。按照回收的区域可以分成两种类型：Minor GC和Full GC（MajorGC）。

• Minor GC：只针对新生代区域的GC，大多数Java对象的存活率都不高，Minor GC非常频繁，回收速度快。
• Full GC：发生在老年代的GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但不一定会），Full GC扫描的范围更广泛，Full GC的速度比Minor GC慢10倍以上。

GC四大算法

引用计数法

对于单个对象来说，当有引用发生，引用计数器就+1；当丢失引用，引用计数器就-1。当引用数减到0的时候，说明对象不再有用，被垃圾回收。引用计数法缺点是每次对对象赋值都要维护引用计数器，且计数器本身也有一定的消耗，难以处理引用循环（例如：对象双方互相引用，但实际上二者为空，此时双方引用都不为空）。JVM的实现一般不采用这种方式。

复制算法

年轻代中使用的是Minor GC，这种Minor GC采用的是复制算法。复制的思想是将内存分为2快，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将或者的对象复制到另一块上面，复制算法不会产生内存碎片。

HotSpot JVM中年轻代可以分成三个部分：Eden区、Survivor0区，Survivor1区，默认比例为8：1：1。Survivor的两个区在逻辑上可以视为from区和to区，每次GC后会交换from区和to区，在Eden区和from区满之前，to区始终是为空的区。如果to区也被填满了，所有对象移动到老年代。

新创建的对象一般会被分配到伊甸区，经过一次Minor GC后，如果对象还存活，就会被移到Survivor区。from区的对象如果继续存活，且能够被另一块幸存区to区容纳，则使用复制算法将这些仍然存活的的对象复制到另一块幸存区to区中，然后清理使用过的Eden和from区（下一次分配就从to区开始，to区成为下一次GC的from区），且这些对象的年龄设置为1，以后对象在幸存区每经历一次Minor GC，对象的年龄就会+1，当对象的年龄到达某个阈值的时候，这些对象就会进入老年代。（阈值默认是15，可以通过-XX:MaxTenuringThreshhold来设定对象在新生代在存活的次数）。

这种算法的优点了不会产生内存碎片，缺点是浪费内存空间，在HotSpot虚拟机中8:1:1的比例下，可用内存为80%+10%，有10%的内存会被浪费掉。如果对象存活率很高，就需要将所有对象都复制一边，并重置引用地址。

标记清除（Mark-Sweep）

老年代一般是由标记清除 或者 标记清除和标记整理的混合实现的。

标记清除算法分为两个步骤，先标记出要回收的对象，然后统一回收这些对象。

优点是节约内存空间，不需要额外空间。缺点是两次扫描，标记和清除的效率都不高，耗时严重。标记清除后会产生大量不连续的内存碎片。内存碎片会导致以后程序需要分配大对象的时候，找不到足够的连续内存，导致提前触发GC。

 标记整理（Mark-Compact）

和标记清除一样，先标记出要回收的对象，然后让存活对象都向一端移动，直接清理掉端边界 以外的内存。

优点是没有内存碎片，缺点是效率不高，需要标记存活对象还要整理存活对象的引用地址，从效率上来说是不如复制算法的。

还有一种折衷的方案，将标记清除和标记整理算法相结合，一般直接标记清除，当GC达到一定次数的时候，进行一次标记整理，从而减少了移动对象的成本，又有处理内存碎片的步骤。

总结

效率排名：复制算法>标记清除>标记整理

内存整齐度：复制算法=标记整理>标记清理

内存利用率：标记整理=标记清理>复制算法

四种算法各有优劣，一般的JVM实现会采用分代收集算法，根据不同代所具有的不同特点使用不同的算法。

年轻代的特点是区域较小，对象存活率低，适合使用复制算法。复制算法的效率只和当前存活对象的大小有关，适用于年轻代的回收，内存利用率不高的问题HotSopt通过两个survivor的设计进行和缓解，新生代可用容量为80%+10%，只有10%的内存被浪费掉。

老年代的特点是区域较大，对象存活率高，适合使用标记清除/标记整理算法。