復(fù)制垃圾回收算法(Copying GC)，是1963年由Marvin L. Minsky 研究得出的垃圾回收算法，簡(jiǎn)單的說(shuō)它是通過(guò)將內(nèi)存分為兩個(gè)空間，在垃圾回收是將空間1的活動(dòng)對(duì)象，直接復(fù)制到空間2中，然后全部回收掉空間1的對(duì)象。這里的空間1和空間2，分別被稱為來(lái)源空間和目標(biāo)空間。

碰撞分配

碰撞分配算法是在復(fù)制GC中，通過(guò)碰撞或者遞增指針來(lái)跟蹤下次分配發(fā)生的地方，以便從大塊連續(xù)的內(nèi)存堆中分配相鄰的內(nèi)存段。下圖就是復(fù)制GC持有的分配指針，在每次內(nèi)存分配的時(shí)候，它從內(nèi)存堆中返回一段內(nèi)存地址，然后再將分配指針向后移動(dòng)，這樣地址空間時(shí)連續(xù)的，但是因?yàn)榉峙涞膶?duì)象大小的不同，所以分配的比例并不是平均的。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，簡(jiǎn)單易行，運(yùn)行速度快，并且因?yàn)槊看畏峙涞膬?nèi)存段都是相鄰的，所以具有很好的局部引用性，意思就是應(yīng)用程序如果重復(fù)訪問(wèn)同一片內(nèi)存段，那么CPU可以將那片內(nèi)存段緩存起來(lái)，用以提供程序訪問(wèn)的速度。

半空間算法

碰撞分配講到了復(fù)制GC如何分配，半空間算法才是真正的垃圾回收，半空間算法是在，初始內(nèi)存堆消耗殆盡時(shí)，通過(guò)GC標(biāo)識(shí)存活對(duì)象和垃圾對(duì)象（這個(gè)階段和標(biāo)記清除算法是一樣的）也就是標(biāo)記階段，在回收階段，GC將通過(guò)碰撞分配的來(lái)源空間（From-Space）中的存活的對(duì)象，全部移動(dòng)到目標(biāo)空間（To-Space）中。

上圖中"M"的區(qū)域就是存活的對(duì)象，空白區(qū)域是垃圾對(duì)象底部空間就是目標(biāo)空間（To-Space）在回收階段復(fù)制GC將存活對(duì)象連續(xù)的復(fù)制到目標(biāo)空間（進(jìn)行保持局部引用性）分配指針向后移動(dòng)。

我們從上圖看到存活對(duì)象已經(jīng)被全部復(fù)制到目標(biāo)空間，但是我們的內(nèi)存分配只能在來(lái)源空間進(jìn)行，并且現(xiàn)在來(lái)源空間的內(nèi)存還沒(méi)有被回收掉，那么復(fù)制GC的最后一個(gè)階段就是空間交換，然后在交換完成是清空目標(biāo)空間。

半空間算法的簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)帶來(lái)了另外一個(gè)問(wèn)題，就是內(nèi)存使用的低效，我們需要維護(hù)兩個(gè)空間相同的內(nèi)存堆來(lái)，并且僅僅有一個(gè)內(nèi)存對(duì)是當(dāng)前能夠正在被使用的，意味著要分配實(shí)際使用內(nèi)存的兩倍。

總結(jié)

我們來(lái)回顧一下復(fù)制垃圾回收算法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

• 高吞度量：因?yàn)閮H僅需要在標(biāo)記階段消耗實(shí)際，復(fù)制階段無(wú)需太多時(shí)間，所以GC的時(shí)間消耗和空間中的活動(dòng)對(duì)象數(shù)量成正比，相比于標(biāo)記清除GC有較高的吞吐量。
• 高速分配：與標(biāo)記清除算法使用空閑列表進(jìn)行內(nèi)存分配不同，復(fù)制GC使用連續(xù)的內(nèi)存空間，這樣就省去的使用空閑列表，分配內(nèi)存時(shí)，線性查找可分配空間的時(shí)間消耗。
• 局部引用緩存和空間壓縮：因?yàn)閺?fù)制GC的分配是連續(xù)的，所以在可以利用局部引用緩存，并且每次GC后內(nèi)存空間都會(huì)被集中到空間的一段，也就實(shí)現(xiàn)了空間壓縮。

缺點(diǎn)

• 空間效率低 復(fù)制GC需使用兩個(gè)堆空間，也就是實(shí)際空間的兩倍，這樣的內(nèi)存消耗耗是比較客觀的。
• 遞歸復(fù)制 因要整體的復(fù)制存活對(duì)象到目標(biāo)空間去，所以復(fù)制GC使用了遞歸方式，復(fù)制存活對(duì)象的子對(duì)象。如果遞歸層次太深還可能產(chǎn)生溢出。