垃圾回收用來實現記憶體的自動管理(automatic management)，區別於人工管理(manual management)。人工管理記憶體容易出現的問題： 1）懸垂指標，dangling pointer 2）重複回收，Double free 3）記憶體洩露，memory leak 歷史 垃圾回收的概念及技術由John McCarthy於1959年發明，應用於List語言中。1959年，電腦科學應該還處於探索、萌芽階段，但這位大神已經發明瞭垃圾回收，大神就是大神。 策略 目前的垃圾回收策略有兩種： 1）引用技術 reference counging 思路：給每個物件增加一個引用計數器。每增加一個隊物件的引用，計數器增加；較少引用，計數器減少；當計數器是0時，表示物件可以回收。 這種方式實現簡單，速度快，回收程式碼和程式程式碼執行同步；最大的問題是不能解決迴圈引用問題(cyclic reference)。 2）物件追中 object tracing 思路：儲存系統中所有已分配的物件，一些物件被稱為根(roots objects)。所有跟物件及從跟物件可達(reach)的物件被稱為活躍物件(active)，剩餘的物件就是垃圾物件，可以進行回收。 實現較複雜，回收時機和執行時間不可控(回收程式碼和程式程式碼分開執行，回收程式碼會阻塞程式程式碼的執行)，但可以解決迴圈引用問題。 每種策略都有系統採用： 採用引用計數的有：ios，python，COM，C++庫(auto_ptr等) 採用物件追蹤的有：Java, .Net, lisp等 演算法 主要介紹基於物件追蹤的演算法。 標記-清除法，mark-sweep 這個應該是由John McCarthy發明的。將垃圾回收分為兩個階段： 標記階段：找出所有active物件，從跟物件開始遍歷。所有active物件通過一個標誌位表示。 清除階段：遍歷所有物件，如果該物件不是active的，回收，釋放空間。 清除後的記憶體存在碎片問題(fragmentation)。 複製演算法，copying 也叫Cheney's algorithm, 由C.J. Cheney發明，大約在1970年。思路將記憶體分成大小相同的2個區:當一個區滿了後，對這個區執行垃圾回收。先執行標記階段找出所有活躍的物件，然後將所有活躍物件複製到另外一個記憶體區，當前記憶體區可以被整個回收。 這種方法解決了記憶體碎片問題，但是引入一個新問題，記憶體利用率只有一半。 分代演算法，generational 沒有找到具體的發明人。 將記憶體分成不同的區，每個區存放不同特點的物件，如按照物件的生命週期長短來劃分。每個區可以採用不同的方法進行回收。在目前的JVM實現中，都是採用這種分帶的演算法進行垃圾回收。 Oracle JVM中的分代： http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/gc-tuning-6-140523.html 上述3個演算法構成了整個垃圾回收的核心，當前的所有演算法都是基於上述三種方法產生。這三種方法本身都不是很複雜，但第一個想到這些方法的人還是非常偉大的。 衍生演算法 標記整理，mark-sweep-compact（也叫mark-compact） 這種方法是mark-sweep和copy演算法的結合。先執行標記階段找出所有活躍的物件，然後將所有活躍物件向記憶體區的起始點移動(rellocate),所有物件連續防止。最後一個活躍物件的後面的所有記憶體空間可以一次性釋放，這種方法即解決了記憶體碎片問題，又解決了記憶體利用率的問題。目前JVM中廣泛採用。 Oracle JVM中的GC 主要採用了3種演算法：分代，拷貝和標記整理。 對young(青年代)的回收，採用拷貝演算法。注意的是，記憶體並沒有分成2個大小相同的區，而是不等的兩個區eden和survivor，具體比例可以通過JVM引數設定。這個設計的依據是：絕大多數物件在GC後都會被回收，只有少量存活，所有survivor不必和eden一樣大。對young的回收在JVM中叫做minor GC(or young GC)，因為空間較小，速度會比較快，也會比較頻繁。 對tenured（老年代）的回收，採用標記整理(mark-sweep-compact)演算法。回收過程中需要物件的移動過程，同時tenured的空間也會比較大，回收時間會比較長。jvm中對整個heap(包括young和tenured，perm永久區不屬於heap)的回收叫做full gc。minor GC可能會觸發full gc的執行。 按GC演算法的併發能力分： 序列收集 serial collector 單執行緒執行，效率高，但是不支援多核。 並行收集 parallel collector 多執行緒執行，支援多核，在多核處理器上效能高。 按與程式程式碼的執行關係： stop the world 執行GC時，程式程式碼不能執行。 Concurrent GC可以和程式程式碼同時執行，但不是完全的並行，也需要停止程式程式碼，但停止時間比較短。目前能支援併發的只有一種即Concurrent Mark-Sweep (CMS) Collector。 JVM中的GC可以按照上方方法歸類，每個GC都可以從上述幾個維度劃分。分代演算法，是否並行，是否可併發執行等。