對于垃圾收集（GC）, 我們需要考慮三件事情：哪些內(nèi)存需要回收？如何判斷是垃圾對象？垃圾回收算法有哪些？

Part1一、GC的工作區(qū)域

1不是GC的工作區(qū)域

• (1)程序計數(shù)器、虛擬機(jī)棧和本地方法棧三個區(qū)域是線程私有的，隨線程生而生，隨線程滅而滅；

• (2)棧中的棧幀隨著方法的進(jìn)入和退出而進(jìn)行入棧和出棧操作，每個棧幀中分配多少內(nèi)存基本上是在類結(jié)構(gòu)確定下來時就已知的，因此這幾個區(qū)域的內(nèi)存分配和回收都具有確定性。

在這幾個區(qū)域不需要過多考慮回收的問題，因?yàn)榉椒ńY(jié)束或線程結(jié)束時，內(nèi)存自然就跟隨著回收了。

2GC的工作區(qū)域（哪些內(nèi)存需要GC回收？）

(1)垃圾回收重點(diǎn)關(guān)注的是堆和方法區(qū)部分的內(nèi)存。

因?yàn)橐粋€接口中的多個實(shí)現(xiàn)類需要的內(nèi)存可能不一樣，一個方法的多個分支需要的內(nèi)存也可能不一樣，我們只有在程序處于運(yùn)行期間才能知道會創(chuàng)建哪些對象，這部分內(nèi)存的分 配和回收都是動態(tài)的，所以垃圾回收器所關(guān)注的主要是這部分的內(nèi)存。

Part2二、垃圾對象的判定

Java堆中存放著幾乎所有的對象實(shí)例，垃圾收集器對堆中的對象進(jìn)行回收前，要先確定這些對象是否還有用，哪些還活著。對象死去的時候才需要回收。

3引用計數(shù)法

引用計數(shù)法的邏輯是：在堆中存儲對象時，在對象頭處維護(hù)一個counter計數(shù)器，如果一個對象增加了一個引用與之相連，則將counter++。

如果一個引用關(guān)系失效則counter–。如果一個對象的counter變?yōu)?，則說明該對象已經(jīng)被廢棄，不處于存活狀態(tài)。

優(yōu)點(diǎn)

• 1)可即刻回收垃圾，每個對象都知道自己的被引用數(shù)，當(dāng)counter為0時，對象就會把自己作為空閑空間連接到空閑鏈表，也就是在對象變成垃圾的同時就會被回收.

• 2）最大暫停時間短，每次通過指向mutator生成垃圾時，這部分垃圾都會被回收，大幅削減了mutator的最大暫停時間。

缺點(diǎn)

• 1)引用和去引用伴隨加法和減法，影響性能

• 2)很難處理循環(huán)引用

4可達(dá)性分析算法

這種算法的基本思路是通過一系列名為“GC Roots”的對象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，就證明此對象是不可用的。

Java語言是通過可達(dá)性分析算法來判斷對象是否存活的。

在Java語言里，可作為GC Roots的對象包括下面幾種：

(1)虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。

(2)方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對象。

(3)方法區(qū)中的常量引用的對象。

(4)本地方法棧中JNI（Native方法）的引用對象。

Part3三、垃圾回收算法

5標(biāo)記-清除算法

簡單來說有兩個步驟：標(biāo)記、清除。

• (1). 標(biāo)記階段：找到所有可訪問的對象，做個標(biāo)記

• (2). 清除階段：遍歷堆，把未被標(biāo)記的對象回收

缺  點(diǎn)

• (1)因?yàn)樯婕按罅康膬?nèi)存遍歷工作，所以執(zhí)行性能較低，這也會導(dǎo)致“stop the world”時間較長，java程序吞吐量降低；

• (2)對象被清除之后，被清除的對象留下內(nèi)存的空缺位置會造成內(nèi)存不連續(xù)，空間浪費(fèi)。

6標(biāo)記整理(壓縮)算法

標(biāo)記-整理算法適合用于存活對象較多的場合，如老年代。它在標(biāo)記-清除算法的基礎(chǔ)上做了一些優(yōu)化。

• (1)、標(biāo)記階段：它的第一個階段與標(biāo)記/清除算法是一模一樣的。

• (2)、整理階段：移動所有存活的對象，且按照內(nèi)存地址次序依次排列，然后將末端內(nèi)存地址以后的內(nèi)存全部回收。

上圖中可以看到，標(biāo)記的存活對象將會被整理，按照內(nèi)存地址依次排列，而未被標(biāo)記的內(nèi)存會被清理掉。如此一來，當(dāng)我們需要給新對象分配內(nèi)存時，JVM只需要持有一個內(nèi)存的起始地址即可，這比維護(hù)一個空閑

列表顯然少了許多開銷。

優(yōu)點(diǎn)

標(biāo)記/整理算法不僅可以彌補(bǔ)標(biāo)記/清除算法當(dāng)中，內(nèi)存區(qū)域分散的缺點(diǎn)，也消除了復(fù)制算法當(dāng)中，內(nèi)存減半的高額代價。

缺點(diǎn)

標(biāo)記/整理算法唯一的缺點(diǎn)就是效率也不高。不僅要標(biāo)記所有存活對象，還要整理所有存活對象的引用地址。從效率上來說，標(biāo)記/整理算法要低于復(fù)制算法。

7復(fù)制算法

復(fù)制算法簡單來說就是把內(nèi)存一分為二，但只使用其中一份，在垃圾回收時，將正在使用的那份內(nèi)存中存活的對象復(fù)制到另一份空白的內(nèi)存中，最后將正在使用的內(nèi)存空間的對象清除，完成垃圾回收。

優(yōu)點(diǎn)

復(fù)制算法使得每次都只對整個半?yún)^(qū)進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配時也就不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只要移動堆頂指針，按順序分配內(nèi)存即可，實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)行高效。缺點(diǎn) 復(fù)制算法的代價是將內(nèi)存縮小為原來的一半，這個太要命了。

注意（重要）

現(xiàn)在的虛擬機(jī)使用復(fù)制算法來進(jìn)行新生代的內(nèi)存回收。因?yàn)樵谛律薪^大多數(shù)的對象都是“朝生夕亡”，所以不需要將整個內(nèi)存分為兩個部分，而是分為三個部分，一塊為Eden（伊面區(qū)）和兩塊較小的

Survivor（幸存區(qū)）空間(默認(rèn)比例->8:1:1)。每次使用Eden和其中的一塊Survivor，垃圾回收時候?qū)⑸鲜鰞蓧K中存活的對象復(fù)制到另外一塊Survivor上，同時清理上述Eden和Survivor。所以每次新生代就可以使用90%

的內(nèi)存。只有10%的內(nèi)存是浪費(fèi)的。(不能保證每次新生代都少于10%的對象存活，當(dāng)在垃圾回收復(fù)制時候如果一塊Survivor不夠時候，需要老年代來分擔(dān)，大對象直接進(jìn)入老年代)

總的來講：復(fù)制算法不適用于存活對象較多的場合，如老年代（復(fù)制算法適合做新生代的GC）

8三種算法總結(jié)

相同點(diǎn)

• (1)三個算法都基于根搜索算法去判斷一個對象是否應(yīng)該被回收，而支撐根搜索算法可以正常工作的理論依據(jù)，就是語法中變量作用域的相關(guān)內(nèi)容。

• (2)在GC線程開啟時，或者說GC過程開始時，它們都要暫停應(yīng)用程序（stop the world）。

區(qū)別

三種算法比較：

效率：復(fù)制算法>標(biāo)記-整理算法>標(biāo)記-清除算法；

內(nèi)存整齊度：復(fù)制算法=標(biāo)記-整理算法>標(biāo)記-清除算法

內(nèi)存利用率：標(biāo)記-整理算法=標(biāo)記-清除算法>復(fù)制算法

9分代收集算法

首先這不是一種新算法，它是一種思想?，F(xiàn)在使用的Java虛擬機(jī)并不是只是使用一種內(nèi)存回收機(jī)制，而是分代收集的算法。就是將內(nèi)存根據(jù)對象存活的周期劃分為幾塊。一般是把堆分為新生代、和老年代。短命對象存放在新生代中，長命對象放在老年代中。

這個圖是我拷貝來的，但要記住java8以后，已經(jīng)沒有永久區(qū)了，之前永久區(qū)存放的東西基本上放到了元空間中。

對于不同的代，采用不同的收集算法：

新生代：由于存活的對象相對比較少，因此可以采用復(fù)制算法該算法效率比較快。

老年代：由于存活的對象比較多哈，可以采用標(biāo)記-清除算法或是標(biāo)記-整理算法。