《深入理解Java虛擬機》讀書筆記之——垃圾收集算法

1.1 標記-清除算法

思想
如同它的名字一樣,算法分為“標記”和“清除”兩個階段:首先標記出所有需要回收的對象(此處用的是可達性分析算法),在標記完成后統(tǒng)一回收所有被標記的對象。

缺點
① 效率問題:標記和清除兩個過程的效率都不高。
② 空間問題:標記清除之后會產生大量不連續(xù)的內存碎片,空間碎片太多可能會導致以后在程序運行過程中需要分配較大對象時,無法找到足夠的連續(xù)內存而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動作。

“標記-清除”算法示意圖

1.2 復制算法

思想
將可用內存按容量劃分為大小相等的兩塊,每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了,就將還存活著的對象復制到另外一塊上面,然后再把已使用過的內存空間一次清理掉。

優(yōu)點
每次都是對整個半區(qū)進行內存回收,內存分配時也就不用考慮內存碎片等復雜情況,只要移動堆頂指針,按順序分配內存即可,實現簡單,運行高效。

缺點
這種算法的代價是將內存縮小為了原來的一半,未免太高了一點。

復制算法示意圖

現在的商業(yè)虛擬機都采用這種收集算法來回收新生代,IBM公司的專門研究表明,新生代中的對象98%是“朝生夕死”的,所以并不需要按照1∶1的比例來劃分內存空間,而是將內存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間,每次使用Eden和其中一塊Survivor。當回收時,將Eden和Survivor中還存活著的對象一次性地復制到另外一塊Survivor空間上,最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。HotSpot虛擬機默認Eden和Survivor的大小比例是8∶1,也就是每次新生代中可用內存空間為整個新生代容量的90%(80%+10%),只有10%的內存會被“浪費”。當然,98%的對象可回收只是一般場景下的數據,我們沒有辦法保證每次回收都只有不多于10%的對象存活,當Survivor空間不夠用時,需要依賴其他內存(這里指老年代)進行分配擔保(Handle Promotion)。

具體擴展
Java 中的堆是 JVM 所管理的最大的一塊內存空間,主要用于存放各種類的實例對象。
在 Java 中,堆被劃分成兩個不同的區(qū)域:新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被劃分為三個區(qū)域:Eden、From Survivor、To Survivor。這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆內存中的對象,包括內存的分配以及回收。堆的內存模型大致為:

1.3 標記-整理算法

思想
復制收集算法在對象存活率較高時就要進行較多的復制操作,效率將會變低。更關鍵的是,如果不想浪費50%的空間,就需要有額外的空間進行分配擔保,以應對被使用的內存中所有對象都100%存活的極端情況,所以在老年代一般不能直接選用這種算法。
與標記-清除算法過程一樣,只不過在標記后不是對未標記的內存區(qū)域進行清理,而是讓所有的存活對象都向一端移動,然后清理掉端邊界以外的內存。該方法主要用于老年代。

“標記-整理”算法示意圖

1.4 分代算法

目前商用虛擬機都使用“分代收集算法”,所謂分代就是根據對象生命周期的不同把內存分為幾塊,一般把Java堆分為新生代和老年代,這樣就可以根據各個年代的特點選擇合適的垃圾回收算法。

  • 新生代:在新生代中,每次垃圾收集時都發(fā)現有大批對象死去,只有少量存活,那就選用復制算法,只需要付出少量存活對象的復制成本就可以完成收集。
  • 老年代:老年代中因為對象存活率高、沒有額外空間對它進行分配擔保,就必須使用“標記—清理”或者“標記—整理”算法來進行回收。
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