Java垃圾回收機(jī)制算法詳解
概述
Java GC（Garbage Collection，垃圾回收）機(jī)制，是Java與C++/C的主要區(qū)別之一，作為Java開發(fā)者，一般不需要專門編寫內(nèi)存回收和垃圾清理代碼，對內(nèi)存泄露和溢出的問題，也不需要像C程序員那樣戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。這是因?yàn)樵贘ava虛擬機(jī)中，存在自動(dòng)內(nèi)存管理和垃圾清掃機(jī)制。概括地說，該機(jī)制對JVM中的內(nèi)存進(jìn)行標(biāo)記，并確定哪些內(nèi)存需要回收，根據(jù)一定的回收策略，自動(dòng)的回收內(nèi)存，永不停息的保證JVM中的內(nèi)存空間，防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露和溢出問題。
在真實(shí)工作中的項(xiàng)目中，時(shí)不時(shí)的會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出、內(nèi)存泄露的問題，這也是不可避免Bug，這些潛在的Bug在某些時(shí)候會(huì)影響到項(xiàng)目的正常運(yùn)行，如果你的項(xiàng)目沒有合理的進(jìn)行業(yè)務(wù)內(nèi)存分配，將會(huì)直接影響到的項(xiàng)目的并發(fā)處理，當(dāng)垃圾收集成為系統(tǒng)達(dá)到更高并發(fā)量的瓶頸時(shí)，我們就需要對這些“自動(dòng)化”的技術(shù)實(shí)施必要的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，而了解GC實(shí)現(xiàn)機(jī)制則是我們一切監(jiān)控和調(diào)節(jié)的前提。
GC提供了幾種回收策略（回收算法）:
標(biāo)記清除法（Mark-Sweep）
從根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有可達(dá)對象，其余沒標(biāo)記的即為垃圾對象，執(zhí)行清除。但回收后的空間是不連續(xù)的。從圖中可以很容易看出標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)起來比較容易，但是有一個(gè)比較嚴(yán)重的問題就是容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)過程中需要為大對象分配空間時(shí)無法找到足夠的空間而提前觸發(fā)新的一次垃圾收集動(dòng)作。
復(fù)制算法（Copying）
為了解決Mark-Sweep算法的缺陷，Copying算法就被提了出來。它將可用內(nèi)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(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉，這樣一來就不容易出現(xiàn)內(nèi)存碎片的問題。這種算法雖然實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)行高效且不容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，但是卻對內(nèi)存空間的使用做出了高昂的代價(jià)，因?yàn)槟軌蚴褂玫膬?nèi)存縮減到原來的一半。很顯然，Copying算法的效率跟存活對象的數(shù)目多少有很大的關(guān)系，如果存活對象很多，那么Copying算法的效率將會(huì)大大降低。
標(biāo)記壓縮法（Mark-Compact）
標(biāo)記壓縮法適合用于老年代的算法（存活對象多于垃圾對象）。標(biāo)記后不復(fù)制，而是將存活對象壓縮到內(nèi)存的一端，然后清理邊界外的所有對象。標(biāo)記壓縮法缺點(diǎn):效率慢。并且移動(dòng)他的內(nèi)存空間會(huì)對用戶產(chǎn)生速度的影響。
分代收集法（Generational Collection）
分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根據(jù)對象存活的生命周期將內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的區(qū)域。一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（TenuredGeneration）和新生代（Young Generation），老年代的特點(diǎn)是每次垃圾收集時(shí)只有少量對象需要被回收，而新生代的特點(diǎn)是每次垃圾回收時(shí)都有大量的對象需要被回收，那么就可以根據(jù)不同代的特點(diǎn)采取最適合的收集算法。
目前大部分垃圾收集器對于新生代都采取Copying算法，因?yàn)樾律忻看卫厥斩家厥沾蟛糠謱ο?，也就是說需要復(fù)制的操作次數(shù)較少，但是實(shí)際中并不是按照1：1的比例來劃分新生代的空間的，一般來說是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間（占8等份）和兩塊較小的Survivor空間（各占1等份），每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活的對象復(fù)制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過的Survivor空間。而由于老年代的特點(diǎn)是每次回收都只回收少量對象，一般使用的是Mark-Compact算法。
注：新生代：新生代用于存放剛創(chuàng)建的對象以及年輕的對象
老年代：幸存對象經(jīng)過一定時(shí)間仍存在，進(jìn)入老年代(tenured)。
Java內(nèi)存模型：方法區(qū)（Method Area）、Java堆（Heap）、Java棧（VM Stack）、本地方法棧（Native Method Stack）、程序計(jì)數(shù)器（PC 寄存器）。
到此這篇關(guān)于Java垃圾回收機(jī)制算法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java垃圾回收機(jī)制算法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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