垃圾收集算法详解编程语言

标记清除算法

概念

该算法有两个阶段。

1. 标记阶段：找到所有可访问的对象，做个标记

2. 清除阶段：遍历堆，把未被标记的对象回收

应用场景

该算法一般应用于老年代,因为老年代的对象生命周期比较长。

优缺点

标记清除算法的优点和缺点

1. 优点

– 是可以解决循环引用的问题

– 必要时才回收(内存不足时)

2. 缺点：

– 回收时，应用需要挂起，也就是stop the world。

– 标记和清除的效率不高，尤其是要扫描的对象比较多的时候

– 会造成内存碎片(会导致明明有内存空间,但是由于不连续,申请稍微大一些的对象无法做到),

复制算法

概念

如果jvm使用了coping算法，一开始就会将可用内存分为两块，from域和to域， 每次只是使用from域，to域则空闲着。当from域内存不够了，开始执行GC操作，这个时候，会把from域存活的对象拷贝到to域,然后直接把from域进行内存清理。

应用场景

coping算法一般是使用在新生代中，因为新生代中的对象一般都是朝生夕死的，存活对象的数量并不多，这样使用coping算法进行拷贝时效率比较高。jvm将Heap 内存划分为新生代与老年代，又将新生代划分为Eden(伊甸园) 与2块Survivor Space(幸存者区) ,然后在Eden –>Survivor Space 以及From Survivor Space 与To Survivor Space 之间实行Copying 算法。 不过jvm在应用coping算法时，并不是把内存按照1:1来划分的，这样太浪费内存空间了。一般的jvm都是8:1。也即是说,Eden区:From区:To区域的比例是 8:1:1

始终有90%的空间是可以用来创建对象的,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象。

1、当Eden区满的时候,会触发第一次young gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次触发young gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。

2、当后续Eden又发生young gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到From区域,并将Eden和To区域清空。

3、可见部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代

注意: 万一存活对象数量比较多，那么To域的内存可能不够存放，这个时候会借助老年代的空间。

优缺点

优点:在存活对象不多的情况下，性能高，能解决内存碎片和java垃圾回收算法之-标记清除 中导致的引用更新问题。

缺点: 会造成一部分的内存浪费。不过可以根据实际情况，将内存块大小比例适当调整；如果存活对象的数量比较大，coping的性能会变得很差。

标记压缩算法

标记清除算法和标记压缩算法非常相同，但是标记压缩算法在标记清除算法之上解决内存碎片化

压缩算法简单介绍

任意顺序 : 即不考虑原先对象的排列顺序，也不考虑对象之间的引用关系，随意移动对象；

线性顺序 : 考虑对象的引用关系，例如a对象引用了b对象，则尽可能将a和b移动到一块；

滑动顺序 : 按照对象原来在堆中的顺序滑动到堆的一端。

优缺点

优点:解决内存碎片问题，缺点压缩阶段，由于移动了可用对象，需要去更新引用。

总结：

 标记清除算法：

    把存活和死亡分别做标记        容易产生碎片 ，不连贯 

   用在老年代

 复制算法：

   S0和S1区大小相等的原因 就是 复制算法

   创建的对象User1、User2  放在EDEN区域，===经常被使用到===》存放到S0区。

                此时新创建的对象User3放到EDEN，=======经常被用到==》S0区域            

此时：

这时候，垃圾收集机制发现只有User1 不可达，然后， User2和User3拷贝到S1区域，然后清除S0区域所有（User1被清除掉了）。此时S0啥都没有的，这时候是这样：

此时新创建的User4存放EDEN区域，如果发现经常被使用,晋升到S1区域。S0是没有任何数据的哦。为啥不放在S1而不是S0? 为了复制！

S0和S1一定要有块区域是空闲的，目的是为了存放下一次复制。此时：

此时User2和User3没有被继续使用，而User4继续使用。此时User4会复制到S0区，然后清空S1区。

这样做的优点就是： 解决碎片化问题，快速，清理干净。

             缺点就是：浪费空间

复制算法一般用在新生代中~~ 上面画的就是新生代

标记清除算法和标记压缩算法很相似，但是标记压缩算法在标记清楚算法之上，解决内存碎片化。

标记压缩（也叫标记整理） 应用于老年代

红色是可达，黑色是不可达

进行移动整理：

不可以达的全部回收

 分代算法：标记清除 复制  标记整理 整合到一起

新生代满了出发Minor GC

老年的满了出发 Major GC或者 Full GC

Full 也会发生在永久区里面  如果满了 也会发生Full GC

Minor GC和Full GC区别

概念：
 新生代 GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为 Java 对象大多都具
备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快。
 老年代 GC（Major GC  / Full GC）：指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC，经常
会伴随至少一次的 Minor GC（但非绝对的，在 ParallelScavenge 收集器的收集策略里
就有直接进行 Major GC 的策略选择过程） 。MajorGC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10
倍以上。

Minor GC触发机制：
当年轻代满时就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GCFull GC触发机制：

当年老代满时会引发Full GC，Full GC将会同时回收年轻代、年老代，当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载其中Minor GC如下图所示
虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1 岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁）时，就会被晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold (阈值)来设置。

JVM的永久代中会发生垃圾回收么？

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。请参考下Java8：从永久代到元数据区
(注：Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区)

分代算法

概述

这种算法，根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，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。可以用抓重点的思路来理解这个算法。

新生代对象朝生夕死,对象数量多，只要重点扫描这个区域，那么就可以大大提高垃圾收集的效率。另外老年代对象存储久，无需经常扫描老年代，避免扫描导致的开销。

新生代

在新生代，每次垃圾收集器都发现有大批对象死去，只有少量存活，采用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集；可以参看我之前写的java垃圾回收算法之-coping复制

老年代

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“标记－清除-压缩”算法进行回收。参看java垃圾回收算法之-标记_清除压缩

新创建的对象被分配在新生代，如果对象经过几次回收后仍然存活，那么就把这个对象划分到老年代。

老年代区存放Young区Survivor满后触发minor GC后仍然存活的对象，当Eden区满后会将存活的对象放入Survivor区域，如果Survivor区存不下这些对象，GC收集器就会将这些对象直接存放到Old区中，如果Survivor区中的对象足够老，也直接存放到Old区中。如果Old区满了，将会触发Full GC回收整个堆内存。