必知必会JVM垃圾回收——对象搜索算法与回收算法

垃圾回收（GC）是JVM的一大杀器，它使程序员能够更高效地专一于程序的开发设计，而不用过多地考虑对象的建立销毁等操做。可是这并非说程序员不须要了解GC。GC只是Java编程中一项自动化工具，任何一个工具都有它适用的范围，当超出它的范围的时候，可能它将不是那么自动，而是须要人工去了解与适应地适用。

拥有必定工做年限的程序员，在工做期间确定会常常碰到像内存溢出、内存泄露、高并发的场景。这时候在应对这些问题或场景时，若是对GC不了解，极可能会成为我的的发展瓶颈。

接下来的两文将详细学习下JVM中垃圾回收（GC）的各个知识要点。本文先从GC的算法开始先了解，铺垫好基础，下一篇再详细讲JVM具体的GC实现。

GC对象搜索算法

垃圾回收，第一件事就是要搞清楚哪些东西是垃圾，然后才能对这些垃圾进行回收。

那么有什么办法识别对象是否为无用的垃圾呢？狭义地，怎么判断对象是否没被引用呢？

一般有如下两种算法去识别判断

• 引用计数算法
  这个算法很是简单。给对象一个计数器，每当这个对象被引用了，计数器值加一；引用失效，则减一。但这个对象计数值为0的时候，证实是无用对象，能够被GC程序回收掉。这种算法比较普遍应用在一些脚本语言上，如FLASH、PYTHON等。
  可是引用计数算法没法解决对象间相互引用的问题。当a对象引用了b对象，b对象也引用了a对象，这样a、b两个对象的计数器值都不会为0，即便这两个对象都被其余对象所引用，最终致使这些对象一直没法被回收。这种状况每每会出如今比较复杂的编程语言中。
  

• 可达性分析算法
  可达性分析算法（GC roots算法），普遍应用于主流的商用语言。设置一个根节点，从图论角度来看，只要从该节点可达一个对象，证实这个对象是存活的（被引用）。
  

一般地，GC会包含如下区域的对象：

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；
• 方法区中类静态属性引用的对象；
• 方法区中常量引用的对象；
• 本地方法栈中JNI（即通常说的Native方法）引用的对象；

垃圾回收算法

了解完垃圾是怎么找出来后，接下来看看它们是怎么被清除的。如下介绍几种清除的算法。

标记-清除算法（Mark-Sweep）

标记-清除，顾名思义，先标记垃圾，再清除。它是GC最基础的算法，后续不少算法都是基于它上面去改进的。
标记的过程在上面搜索GC对象已经介绍过了。被标记的对象，在统一GC的时候会把标记的对象清除掉。这个算法比较简单，不作过多赘述。

这个算法有一个很明显的缺点，就是在垃圾回收后会产生大量不连续的碎片空间，致使程序要申请较大的对象时常没法找到合适的内存空间，迫使再次GC。

复制算法

复制算法的存在，正是为了解决内存碎片问题。而且这个算法也是分代算法的基础。

将内存分为大小相等的两块，每次程序只使用其中一块，当GC发生的时候，把存活的对象复制到另一块内存中，整齐的排列，而后清空原来的那块内存。

能够看到，这种算法有点新生代转移到老年代的感受。

缺点：

1. 把内存可以使用的空间减小了一半，形成空间的浪费。
2. 对象存活数量较多的时候，复制性能比较差

这种缺点，在老年代中，对象存活率比较高的场景下是很是场景间。

标记-整理算法（Mark-Compact）

针对复制算法的两个缺点，在老年代通常会用这种标记-整理算法。

把存活的对象移到内存的一段，而后把剩余的空间所有清空掉。

分代收集算法

分代算法并非一个特定的算法，也没有什么新的内容。而是把内存分红多个区域，通常为新生代、老年代等。而后根据不一样区域不一样的特色，用不一样回收算法去回收垃圾。

例如新生代，对象存活率低，比较适用复制算法。老年代存活率高，比较适用Mark-Compact算法。

目前几乎全部的商业虚拟机都是采用分代收集的。具体不一样的收集器在下一文再详细说明。

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