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Jvm垃圾回收器(算法篇)

作者: 不二尘

来源:https://www.cnblogs.com/chenpt/p/9797126.html

在《Jvm垃圾回收器(基础篇)》中我们主要学习了判断对象是否存活还是死亡?两种基础的垃圾回收算法:引用计数法、可达性分析算法。以及Java引用的4种分类:强引用、软引用、弱引用、虚引用。和方法区的回收介绍。

那么接下来我们重点研究下虚拟机的几种常见的垃圾回收算法:标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法、分代收集算法。

一:标记-清除算法

最基础的收集算法,总共分为‘ 标记 ’和‘ 清除 ’两个阶段

1.标记

标记出所有需要回收的对象

在《Jvm垃圾回收器(基础篇)》中说明了判断对象是否回收需要两次标记,现在我们再来回顾一下

一次标记:在经过可达性分析算法后,对象没有与GC Root相关的引用链,那么则被第一次标记。并且进行一次筛选:当对象有必要执行finalize()方法时,则把该对象放入F-Queue队列中。

二次标记:对F-Queue队列中的对象进行二次标记。在执行finalize()方法时,如果对象重新与GC Root引用链上的任意对象建立了关联,则把他移除出“ 即将回收 ”集合。否则就等着被回收吧!!!

对被第一次标记切被第二次标记的,就可以判定位可回收对象了。

2.清除

两次标记后,还在“ 即将回收 ”集合的对象进行回收。

执行过程如下:

 

 

 

 

优点:基础最基础的可达性算法,后续的收集算法都是基于这种思想实现的

缺点:标记和清除效率不高,产生大量不连续的内存碎片,导致创建大对象时找不到连续的空间,不得不提前触发另一次的垃圾回收。

二:复制算法

将可用内存按容量分为大小相等的两块,每次只使用其中一块,当这一块的内存用完了,就将还存活的对象复制到另外一块内存上,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

复制算法执行过程如下:

 

 

 

 

优点:实现简单,效率高。解决了标记-清除算法导致的内存碎片问题。

缺点:代价太大,将内存缩小了一半。效率随对象的存活率升高而降低。

现在的商业虚拟机都采用这种算法(需要改良1:1的缺点)来回收新生代。

2.1 HotSpot虚拟机的改良算法

1.弱代理论

分代垃圾收集基于弱代理论。具体描述如下:

  • 大多说分配了内存的对象并不会存活太长时间,在处于年轻时代就会死掉。
  • 很少有对象会从老年代变成年轻代。

其中IBM研究表明:新生代中98%的对象都是”朝生夕死”; 所以并不需要按1:1比例来划分内存(解决了缺点1);

 2.Hotspot虚拟机新生代内存布局及算法

新生代内存分配一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间

每次使用Eden和其中一块Survivor空间

回收时将Eden和Survivor空间中存活的对象一次性复制到另一块Survivor空间上

最后清理掉Eden和使用过的Survivor空间。

Hotspot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1。

分配担保

如果另一块Survivor空间没有足够内存来存放上一次新生代收集下来的存活对象,那么这些对象则直接通过担保机制进入老年代。

关于分配担保的内容,我会在讲述垃圾收集器时详细描述。

三:标记-整理算法

标记-整理算法是根据老年代的特点应运而生。

3.1 标记

标记过程和标记-清理算法一致(也是基于可达性分析算法)。

3.2 整理

和标记-清理不同的是,该算法不是针对可回收对象进行清理,而是根据存活对象进行整理。让存活对象都向一端移动,然后直接清理掉边界以外的内存。

标记-整理算法示意图

 

 

 

 

优点:不会像复制算法那样随着存活对象的升高而降低效率,不像标记-清除算法那样产生不连续的内存碎片

缺点:效率问题,除了像标记-清除算法的标记过程外,还多了一步整理过程,效率更低。

四:分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾收集都是采用“ 分代收集 ”算法。

根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般把java堆分为新生代和老年代。JVM根据各个年代的特点采用不同的收集算法。

新生代中,每次进行垃圾回收都会发现大量对象死去,只有少量存活,因此比较适合复制算法。只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。

老年代中,因为对象存活率较高,没有额外的空间进行分配担保,所以适合标记-清理、标记-整理算法来进行回收。

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