介紹

程序在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)存垃圾（一些沒(méi)有引用指向的內(nèi)存對(duì)象都屬于內(nèi)存垃圾，因?yàn)檫@些對(duì)象已經(jīng)無(wú)法訪問(wèn)，程序用不了它們了，對(duì)程序而言它們已經(jīng)死亡），為了確保程序運(yùn)行時(shí)的性能，java虛擬機(jī)在程序運(yùn)行的過(guò)程中不斷地進(jìn)行自動(dòng)的垃圾回收（GC）。關(guān)于 JVM 的 GC 算法主要有下面四種：

引用計(jì)數(shù)算法（Reference counting）

算法思想：

每個(gè)對(duì)象在創(chuàng)建的時(shí)候，就給這個(gè)對(duì)象綁定一個(gè)計(jì)數(shù)器。每當(dāng)有一個(gè)引用指向該對(duì)象時(shí)，計(jì)數(shù)器加一；每當(dāng)有一個(gè)指向它的引用被刪除時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。這樣，當(dāng)沒(méi)有引用指向該對(duì)象時(shí)，該對(duì)象死亡，計(jì)數(shù)器為0，這時(shí)就應(yīng)該對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行垃圾回收操作。

核心思想：

為每個(gè)對(duì)象額外存儲(chǔ)一個(gè)計(jì)數(shù)器 RC ，根據(jù) RC 的值來(lái)判斷對(duì)象是否死亡，從而判斷是否執(zhí)行 GC 操作。

優(yōu)點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)單
• 計(jì)算代價(jià)分散
• “幽靈時(shí)間”短（幽靈時(shí)間指對(duì)象死亡到回收的這段時(shí)間，處于幽靈狀態(tài)）

缺點(diǎn)：

• 不全面（容易漏掉循環(huán)引用的對(duì)象）
• 并發(fā)支持較弱
• 占用額外內(nèi)存空間

例子如圖：

初始狀態(tài)：

改變引用后：

標(biāo)記–清除算法（Mark-Sweep）

算法思想：

為每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)一個(gè)標(biāo)記位，記錄對(duì)象的狀態(tài)（活著或是死亡）。分為兩個(gè)階段，一個(gè)是標(biāo)記階段，這個(gè)階段內(nèi)，為每個(gè)對(duì)象更新標(biāo)記位，檢查對(duì)象是否死亡；第二個(gè)階段是清除階段，該階段對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清除，執(zhí)行 GC 操作。

優(yōu)點(diǎn)

• 最大的優(yōu)點(diǎn)是，相比于引用計(jì)數(shù)法，標(biāo)記—清除算法中每個(gè)活著的對(duì)象的引用只需要找到一個(gè)即可，找到一個(gè)就可以判斷它為活的。
• 此外，這個(gè)算法相比于引用計(jì)數(shù)法更全面，在指針操作上也沒(méi)有太多的花銷(xiāo)。更重要的是，這個(gè)算法并不移動(dòng)對(duì)象的位置（后面?zhèn)z算法涉及到移動(dòng)位置的問(wèn)題）。

缺點(diǎn)

• 很長(zhǎng)的幽靈時(shí)間，判斷對(duì)象已經(jīng)死亡，消耗了很多時(shí)間，這樣從對(duì)象死亡到對(duì)象被回收之間的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
• 每個(gè)活著的對(duì)象都要在標(biāo)記階段遍歷一遍；所有對(duì)象都要在清除階段掃描一遍，因此算法復(fù)雜度較高。
• 沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象，導(dǎo)致可能出現(xiàn)很多碎片空間無(wú)法利用的情況。

例子如圖

這個(gè)圖中，圓圈內(nèi)灰色的對(duì)象就是已經(jīng)死亡的對(duì)象，被標(biāo)記為死亡，等待清除。

標(biāo)記–整理算法

算法思想

標(biāo)記-整理法是標(biāo)記-清除法的一個(gè)改進(jìn)版。同樣，在標(biāo)記階段，該算法也將所有對(duì)象標(biāo)記為存活和死亡兩種狀態(tài)；不同的是，在第二個(gè)階段，該算法并沒(méi)有直接對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清理，而是將所有存活的對(duì)象整理一下，放到另一處空間，然后把剩下的所有對(duì)象全部清除。這樣就達(dá)到了標(biāo)記-整理的目的。

優(yōu)點(diǎn)

• 該算法不會(huì)像標(biāo)記-清除算法那樣產(chǎn)生大量的碎片空間。

缺點(diǎn)

• 如果存活的對(duì)象過(guò)多，整理階段將會(huì)執(zhí)行較多復(fù)制操作，導(dǎo)致算法效率降低。

例子

如圖：

上面是標(biāo)記階段，下面是整理之后的狀態(tài)。可以看到，該算法不會(huì)產(chǎn)生大量碎片內(nèi)存空間。

復(fù)制算法

算法思想

該算法將內(nèi)存平均分成兩部分，然后每次只使用其中的一部分，當(dāng)這部分內(nèi)存滿(mǎn)的時(shí)候，將內(nèi)存中所有存活的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存中，然后將之前的內(nèi)存清空，只使用這部分內(nèi)存，循環(huán)下去。

注意：

這個(gè)算法與標(biāo)記-整理算法的區(qū)別在于，該算法不是在同一個(gè)區(qū)域復(fù)制，而是將所有存活的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)區(qū)域內(nèi)。

優(yōu)點(diǎn)

• 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單
• 不產(chǎn)生內(nèi)存碎片

缺點(diǎn)

• 每次運(yùn)行，總有一半內(nèi)存是空的，導(dǎo)致可使用的內(nèi)存空間只有原來(lái)的一半。

總結(jié)

不同算法有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，除了引用計(jì)數(shù)法不常用外，其他三種算法在現(xiàn)在的java虛擬機(jī)上也是很常見(jiàn)的，間接說(shuō)明了這幾個(gè)經(jīng)典算法還是有其適用性的。

理解 JVM 的 GC 算法能夠幫助我們更好地理解java的垃圾回收機(jī)制，例如，在 JVM 的年輕代使用的是復(fù)制算法來(lái)進(jìn)行垃圾回收（由于其中的存活對(duì)象比例較?。?；而在老年代，使用的卻是標(biāo)記-清除法或標(biāo)記-整理法（由于每次回收都只回收少量對(duì)象）

到此這篇關(guān)于JVM中四種GC算法案例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JVM中四種GC算法內(nèi)容請(qǐng)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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