垃圾收集算法


标记-清除算法

最基础的收集算法是“标记-清除“算法,算法分为“标记”和“清除”两个阶段:

首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。它的主要不足有两个:


  1. 效率:标记和清除两个过程的效率都不高;
  2. 空间:标记清除会产生大量不连续的内存碎片,空间碎片太多可能会导致在程序运行过程中需要分配较大对象时,无法找到足够的连续内存而不得不提前出发另一次垃圾收集动作。

标记清除算法示意:

垃圾收集算法_java

复制算法

“复制”的收集算法是为了解决效率问题,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一个上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样每次都是对整个半区进行内存回收,内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况,只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。

不足:将内存缩小为原来的一般,代价较高。

复制算法示意图:

垃圾收集算法_内存碎片_02

标记-整理算法

复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作,效率将会变低。更关键的是,如果不想浪费50%的空间,就需要有额外的空间进行分配担保,以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况。因此推出了标记-整理算法。

标记整理的标记过程与“标记-清除”算法相同,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一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存。

标记整理算法示意图:

垃圾收集算法_jvm_03

分代收集算法

“分代收集”算法是根据对象存活周期的不同将对象划分为几块。一般是把Java堆分为新生代和老年代,这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

在新生代中,每次垃圾收集时都发现有大批对象死去,只有少量存活,那就选用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记—清除”或者“标记—整理”算法来进行回收。