jvm垃圾回收算法

前言

首先我们需要先搞定几个假说

• 弱分代假说：绝大多数对象都是朝生夕灭的
• 强分代假说：熬过越多次垃圾回收的对象就越难以消亡
• 跨代引用假说：跨代引用对于同代引用来说只占极小数

那么这三个假说有什么用处呢

试想一下，如果有大量的对象都是要被回收的，我们再回收这些垃圾之前是要对所有的内容进行标记，此时，我们是标记那些需要回收的对象，还是标记那些不需回收的对象，这俩者哪个效率较高呢，很明显在以上前提下，标记需要不许回收的更好，这就是弱分代假说的应用

接下来我们来看一下强分代假说，这里我们把对象熬过的垃圾回收的次数成为寿命，那么强分代假说的含义就是对象的寿命越大，越难回收（其实就是可能一直在被使用，不能回收，否则会影响正常的系统运行），此时我们每次扫描还要把所有的对象，包括寿命大的，这就有些浪费时间了，我们大可把寿命超过某个阈值的对象放在一个区域，寿命短的放在一个区域，首先对寿命短的区域进行清理，若清理结束后仍空间不够，这时在对寿命长的区域进行清理，这就大大的节省了时间。寿命长的区域称为老年代，寿命短的称为新生代

跨代引用假说可以这样理解，存在引用关系的对象大都在一种区域（老年代或新生代）中，而那些跨代引用（跨区域引用）的则是极少数。

为什么要区别这个呢

现在我们再做一下假设，假如我们此时需要做新生代回收，但是有可能引用新生代的对象在老年代中，我们又需要再去扫描老年代，那我们设置新生代和老年代的意义在哪，此时只需在新生代上设置一个全局变量Remember set，并且把老年代分为很多小块，只需在Remember set记录哪些老年代块中引用新生代即可，每次新生代回收时只需扫描这些记录的老年代块就可以了。

接下来是关于虚拟机设置的参数

上了解了上述内容之后，我们来了解一下垃圾回收的几种算法

垃圾回收算法

标记-清除

思想

这个咱们可以按照名字来理解了，整个算法分为两个阶段，分别是标记和清除。

• 标记阶段，咱么在上面已经介绍过了，就是标记需要回收的资源或则不需要回收的资源。
• 清除阶段，就是回收刚刚标记的对象或未被标记的对象，具体怎么回收就取决于你选择的算法了。

优缺点

该算法是很多算法的基础，但也有几个缺点

• 算法不稳定，若是采用标记需回收的对象，这时恰恰又有很多对象需要回收，这就造成了回收时间过长
• 其次，该算法只做清理，而不做整理空间，此时就导致了可能会产生空间碎片，使得虽然剩余空间总大小足够分配给一个对象，但是因为没有连续空间，就导致了无法分配空间问题。

标记-复制

思想

这种算法也是再上述弱分代假说上设置的，也就是说，我们认为大多数对象都是朝生夕灭的，事实确实如此。

首先我们需要将内存分为两块区域，分别称为from和to，当from中满了时，我们就需要对from进行垃圾回收。

先对from中的对象进行标记，而后将那些不需回收的对象复制到to中，然后对from中对象直接清空即可，随后交换from和to的，也就是说现在from就是to，而to就是from。

优缺点

• 该算法不会产生碎片空间，因为在复制时，我们可以通过调节指针的方式，使得复制过去的对象都可以紧凑的存放在一起。
• 虽然实现简单，运行起来也很高效，但该算法有一个明显的缺点，这种将空间划分为俩部分的方式，已经浪费了一半空间

目前这种算法被应用到很多虚拟机，如下图，就是一种应用该算法的空间的划分

可以看出，这里内存被分成了老年代与新生代，为什么要设置老年代呢，这是因为我们之前介绍的强分代假说。

这里看下新生代，我们可以发现内存分为了伊甸园与幸存区俩部分，幸存区又被分为了两部分，可以认为我们上诉提到的from和to。这里一旦伊甸园存满了，就需要进行清理，我们称之为Minor GC，清理过程就是上诉的标记-复制过程，而后我们将伊甸园中幸存的对象移入到幸存区中，然后直接清理伊甸园即可。

在之后伊甸园又满了，我们这时不仅仅要对伊甸园对象进行处理，也要对幸存区中存有数据的那一块进行处理，将二者之中幸存的对象移入到幸存区的另一块中，然后交换二者的角色（即交换from与to的角色）。

如果说清理新生代对象之后仍无法满足对象存储的需求，就需要对老年代中的对象进行回收，此时就发生了Full GC，这里是会对新生代和老年代一起回收，如果还是不可以，这就发生了内存空间溢出的问题。上述这种思想也就是分代回收。即先回收新生代，若是回收结束之后仍内存不足，在进行回收全部的空间。

标记-整理

思想

• 判断哪些对象未被不可回收的对象直接或间接引用，对其进行标记
• 清楚时，将可用的对象向前移动，从而使得内存空间更见紧凑，从而实现空间更加连续

优缺点

• 没有内存碎片
• 耗费时间较多，例如如果有引用对象引用就是将移动的对象，需要修改大量内容，造成浪费时间，这也是标记整理与标记清除区别
• 因为要移动对象，这个时间段这些对象的地址可能会发生变化，原本需要使用他们的线程就需要暂停，待将这些线程的使用的引用更新之后才可以继续运行，也就是在垃圾回收这段时间，所有的用户线程都要暂停，也被称为stop the world。

总结

在看完上述的分代回收之后，大家可能有疑惑，如果幸存区不够存放幸存对象怎么办，这时候就会出现新生代回收的对象直接晋升至老年代，而不需要进行我们上述提到的达到一定寿命之后才可以晋升。

看起来是没有任何问题的，但可以设想一下，通过上诉这种机制我们可以了解到，老年代的回收频率一定是小于新生代的回收频率，幸存对象直接上升至老年区，导致该对象可能已经该回收了，却一直因为未进行老年代回收而一直迟迟占着空间。

同时我们也可以注意到由于整理空间时会引起stop the world，但不整理又会存在空间碎片，现在有一种折中的方法就是空间足够时使用标记清理，当空间碎片太多时，就是用标记整理进行一下整理即可。

该博客仅仅是我自己在学习之后的总结，有什么问题，还请大佬们指教。还有分区的方式进行整理等以后博客再整理，就到这了