根搜索算法

• 原理：設立若幹種根對象，當任何一個根對象到某一個對象均不可達時，則認為這個對象是可以被回收的。一般是對象持有的引用指向該對象不可達

• 在JAVA語言中，可以當做GC roots的對象有以下幾種：

1、虛擬機棧中的引用的對象。

2、方法區中的類靜態屬性引用的對象。

3、方法區中的常量引用的對象。

4、本地方法棧中JNI的引用的對象。

第一和第四種都是指的方法的本地變量表，第二種表達的意思比較清晰，第三種主要指的是聲明為final的常量值。

　　標記-清除算法

• 因為我們在程序運行期間如果想進行垃圾回收，就必須讓GC線程與程序當中的線程互相配合，才能在不影響程序運行的前提下，順利的將垃圾進行回收。為了達到這個目的，標記/清除算法就應運而生了。它的做法是當堆中的有效內存空間被耗盡的時候，就會停止整個程序，然後進行兩項工作，第一項則是標記，第二項則是清除，完成後讓程序恢復運行。

標記：標記的過程其實就是，遍歷所有的GC Roots，然後將所有GC Roots可達的對象標記為存活的對象。

清除：清除的過程將遍歷堆中所有的對象，將沒有標記的對象全部清除掉。

缺點：

1、首先，它的缺點就是效率比較低（遞歸與全堆對象遍歷），而且在進行GC的時候，需要停止應用程序

2、第二點主要的缺點，則是這種方式清理出來的空閑內存是不連續的，這點不難理解，我們的死亡對象都是隨即的出現在內存的各個角落的，現在把它們清除之後，內存的布局自然會亂七八糟。而為了應付這一點，JVM就不得不維持一個內存的空閑列表，這又是一種開銷。而且在分配數組對象的時候，尋找連續的內存空間會不太好找。

　　復制算法

• 復制算法將內存劃分為兩個區間，在任意時間點，所有動態分配的對象都只能分配在其中一個區間（稱為活動區間），而另外一個區間（稱為空閑區間）則是空閑的。
• 當有效內存空間耗盡時，JVM將暫停程序運行，開啟復制算法GC線程。接下來GC線程會將活動區間內的存活對象，全部復制到空閑區間，且嚴格按照內存地址依次排列，與此同時，GC線程將更新存活對象的內存引用地址指向新的內存地址。
• 此時，空閑區間已經與活動區間交換，而垃圾對象現在已經全部留在了原來的活動區間，也就是現在的空閑區間。事實上，在活動區間轉換為空間區間的同時，垃圾對象已經被一次性全部回收。在下一次GC之後，左邊將會再次變成活動區間

復制算法彌補了標記/清除算法中，內存布局混亂的缺點。不過與此同時，它的缺點也是相當明顯的。

1、它浪費了一半的內存

2、如果對象的存活率很高，我們可以極端一點，假設是100%存活，那麽我們需要將所有對象都復制一遍，並將所有引用地址重置一遍。復制這一工作所花費的時間，在對象存活率達到一定程度時，將會變的不可忽視。

所以從以上描述不難看出，復制算法要想使用，最起碼對象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我們必須要克服50%內存的浪費。

　　標記/整理算法

• 標記/整理算法與標記/清除算法非常相似，它也是分為兩個階段：標記和整理。下面LZ給各位介紹一下這兩個階段都做了什麽。

標記：它的第一個階段與標記/清除算法是一模一樣的，均是遍歷GC Roots，然後將存活的對象標記.

整理：移動所有存活的對象，且按照內存地址次序依次排列，然後將末端內存地址以後的內存全部回收。因此，第二階段才稱為整理階段。

可以看到，標記的存活對象將會被整理，按照內存地址依次排列，而未被標記的內存會被清理掉。如此一來，當我們需要給新對象分配內存時，JVM只需要持有一個內存的起始地址即可，這比維護一個空閑列表顯然少了許多開銷。

不難看出，標記/整理算法不僅可以彌補標記/清除算法當中，內存區域分散的缺點，也消除了復制算法當中，內存減半的高額代價

不過任何算法都會有其缺點，標記/整理算法唯一的缺點就是效率也不高，不僅要標記所有存活對象，還要整理所有存活對象的引用地址。從效率上來說，標記/整理算法要低於復制算法。

　 效率：復制算法>標記/整理算法>標記/清除算法（此處的效率只是簡單的對比時間復雜度，實際情況不一定如此）。

內存整齊度：復制算法=標記/整理算法>標記/清除算法。

內存利用率：標記/整理算法=標記/清除算法>復制算法。

　　分代搜集算法

　　 內存中的對象按照生命周期的長短大致可以分為三種，以下命名均為LZ個人的命名。

1、夭折對象：朝生夕滅的對象，通俗點講就是活不了多久就得死的對象。

例子：某一個方法的局域變量、循環內的臨時變量等等。

2、老不死對象：這類對象一般活的比較久，歲數很大還不死，但歸根結底，老不死對象也幾乎早晚要死的，但也只是幾乎而已。

例子：緩存對象、數據庫連接對象、單例對象（單例模式）等等。

3、不滅對象：此類對象一般一旦出生就幾乎不死了，它們幾乎會一直永生不滅，記得，只是幾乎不滅而已。

例子：String池中的對象（享元模式）、加載過的類信息等等。

• 我們將上面三種對象對應到內存區域當中，就是夭折對象和老不死對象都在JAVA堆，而不滅對象在方法區，由於不滅對象的生命周期過長，因此分代搜集算法就是針對的JAVA堆而設計的，也就是針對夭折對象和老不死對象。

　　夭折對象：這類對象朝生夕滅，存活時間短，還記得復制算法的使用要求嗎？那就是對象存活率不能太高，因此夭折對象是最適合使用復制算法的。

小疑問：50%內存的浪費怎麽辦？

• 答疑：因為夭折對象一般存活率較低，因此可以不使用50%的內存作為空閑，一般的，使用兩塊10%的內存作為空閑和活動區間，而另外80%的內存，則是用來給新建對象分配內存的。一旦發生GC，將10%的活動區間與另外80%中存活的對象轉移到10%的空閑區間，接下來，將之前90%的內存全部釋放，以此類推。

第一點是使用這樣的方式，我們只浪費了10%的內存，這個是可以接受的，因為我們換來了內存的整齊排列與GC速度。第二點是，這個策略的前提是，每次存活的對象占用的內存不能超過這10%的大小，一旦超過，多出的對象將無法復制。

為了解決上面的意外情況，也就是存活對象占用的內存太大時的情況，高手們將JAVA堆分成兩部分來處理，上述三個區域則是第一部分，稱為新生代或者年輕代。而余下的一部分，專門存放老不死對象的則稱為年老代。

　　老不死對象：這一類對象存活率非常高，因為它們大多是從新生代轉過來的。就像人一樣，活的年月久了，就變成老不死了。

通常情況下，以下兩種情況發生的時候，對象會從新生代區域轉到年老帶區域。

1、在新生代裏的每一個對象，都會有一個年齡，當這些對象的年齡到達一定程度時（年齡就是熬過的GC次數，每次GC如果對象存活下來，則年齡加1），則會被轉到年老代，而這個轉入年老代的年齡值，一般在JVM中是可以設置的。

2、在新生代存活對象占用的內存超過10%時，則多余的對象會放入年老代。這種時候，年老代就是新生代的“備用倉庫”。

針對老不死對象的特性，顯然不再適合使用復制算法，因為它的存活率太高，而且不要忘了，如果年老代再使用復制算法，它可是沒有備用倉庫的。因此一般針對老不死對象只能采用標記/整理或者標記/清除算法。

　　方法區的對象回收（不滅對象）

• 以上兩種情況已經解決了GC的大部分問題，因為JAVA堆是GC的主要關註對象，而以上也已經包含了分代搜集算法的全部內容，接下來對於不滅對象的回收，已經不屬於分代搜集算法的內容。 不滅對象存在於方法區，在我們常用的hotspot虛擬機（JDK默認的JVM）中，方法區也被親切的稱為永久代，又是一個很貼切的名字不是嗎？
• 其實在很久很久以前，是不存在永久代的。當時永久代與年老代都存放在一起，裏面包含了JAVA類的實例信息以及類信息。但是後來發現，對於類信息的卸載幾乎很少發生，因此便將二者分離開來。幸運的是，這樣做確實提高了不少性能。於是永久代便被拆分出來了。 這一部分區域的GC與年老代采用相似的方法，由於都沒有“備用倉庫”，二者都是只能使用標記/清除和標記/整理算法。

參考資料：左瀟龍博客

JVM回收算法