垃圾收集算法

因为垃圾收集算法的实现涉及大量的程序细节，并且各个平台的虚拟机操做内存的方法又各不相同，所以不打算过多地讨论算法地实现，只是介绍几种算法地思想及其发展过程。

标记-清除算法

最基础地收集算法是“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，算法分为”标记“和”清除“两个阶段：首先标记出全部须要回收的对象，在标记完成后统一回收掉全部被标记地对象，它地标记过程其实在前一节讲述对象标记断定时已经基本介绍过了。它地主要缺点有两个：一个是效率问题，标记和清除过程地效率都不高；另一个是空间问题，标记清除以后会产生大量不连续地内存碎片，空间碎片太多可能会致使，当前程序在之后地运行过程当中须要分配较大对象时没法找到足够地连续内存而不得不提早触发另外一次垃圾收集动做。标记-清除算法的执行过程如图所示。

复制算法

为了解决效率问题，一种称为”复制“（Copying）的收集算法出现了，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，而后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中的一块进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂状况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存便可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半，未免过高了一点。

复制算法的执行过程如图所示：

如今的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，IBM的专门研究代表，新生代中的对象98%是朝生夕死的，因此并不须要按照1：1的比例来划份内存空间，而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中的一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性拷贝到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor的空间。

内存的分配担保就比如咱们去银行借款，若是咱们信誉很好，在98%的状况下都能按时偿还，因而银行可能会默认咱们下一次也能按时按量地偿还贷款，只须要有一个担保人能保证若是我不能还款时，能够从他地帐户扣钱，那银行就认为没有风险了。内存的分配担保也同样，入宫另一块Survivor空间没有足够的空间存放上一次新生代收集下来的存活对象，这些对象将直接经过分配担保机制进入老年代。

标记-整理算法

复制收集算法在对象存活率较高时就要执行较多的复制操做，效率将会变低。更关键的是，若是不想浪费50%的空间，就须要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中全部对象都100%存活的极端状况，因此在老年代通常不能直接选用这种算法。

根据这一特色，有人提出了另一种“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法同样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让全部存活的对象都向一端移动，而后直接清理掉边界之外的内存，“标记-整理”算法的示意图如图所示：

分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”（Generational Colletion）算法，这种算法并无什么新的思想，只是根据对象的存活周期的不一样将内存划分为几块。通常是把Java堆分为新生代和老生代，这样就能够根据各个年代的特色采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少许存活，那就选用复制算法，只须要付出少许存活对象的复制成本就能够完成收集。而老年代中由于对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。