GC--算法详解

比眉伴天荒 2021-08-13 17:57 341阅读 0赞

### GC算法概述 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

JVM进行GC和Full GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是新生代。因此，GC按照回收的区域又分成了两种类型，一种是普通GC（mimor GC），一种是全局GC（major GC or Full GC）。

minor Gc和Full GC的区别：

*  普通GC（Minor GC）：只针对新生代区域的GC，指发生再新生代的垃圾收集动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
 *  全局GC（major Gc or Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但并不绝对）。Major GC的速度一般比Minor GC慢10倍以上。

### 引用计数法 ###

每个对象都有一个引用计数器，当对象被引用一次则计数器加1，当对象引用失效一次，计数器减1，对于计数器为0的对象意味着是垃圾，可以被GC回收。

应用：微软的COM、ActionScript3、Python等等

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

缺点：

*  每次对对象赋值时都要维护计数器，且计数器本身也有一定消耗；
 *  较难处理循环引用；

循环引用示例：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
JVM的实现一般不采用这种方式。

### 复制算法（Copying） ###

HotSPot JVM把年轻代分为了三个部分：1各Eden区和2各Survivor区（分别较from和to）。默认比例是8：1：1，一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区（一些大对象特殊处理），这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移动到Survivor区。对象再Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到老年代中。因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死（90%），所以再**年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法**。

复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。**复制算法不会产生内存碎片。**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为『from』的Survivor区，Survivor区『to』是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到『to』，而在『from』区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来就决定去向。年龄没有达到阈值的对象会被复制到『to』区域。**经过这次GC后，Eden区和from区已经被清空。这个时候，『from』和『to』会交换他们的角色，也就是新的『to』就是上次GC前的『from』，新的『from』就是上次前的『to』。** 不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到『to』区被填满，『to』区被填满之后，会将爱那个所有对象移动到老年代中。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

因为Eden区对象存活率较低，一般的，使用两块10%的内存作为空间和活动区间，而另外80%的内存，则是用来给新建对象分配内存的。一旦发生GC，将10%的from活动区间与另外80%中存活的eden对象转移到110%的to空间，接下来，将之前90%的内存全部释放，以此类推。

复制算法的缺点：

*  它浪费了一半的内存；
 *  如果对象的存活率很高，假如是100%存活，那么我们需要将所有对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍。复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变得不可忽视。所以从以上描述不难看出，复制算法想要使用，最起码对象的存活率要非常底才行，而且最终要的是，我们必须要客服50%内存的浪费。

### 标记清除（Mark-Sweep） ###

当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将要回收的对象标记一遍，最终统一回收这些对象，完成标记清理工作，再让程序恢复运行。

算法分成标记和清除两个阶段，先标记出要回收的对象，然后统一回收这些对象。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。

优点：  
不需要额外空间

缺点：

*  两次扫描，耗时严重
 *  会产生内碎片

### 标记压缩（Mark-Compact） ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

在整理压缩阶段，不再对标记的对象做回收，而是通过所有存活对象都向一端移动，然后直接清除边界以外的内存。可以看到，标记的存活对象将会被整理，按照内存地址一次排列，而未被标记的内存会被清理掉。

优点：  
没有内存碎片

缺点：  
需要移动对象的成本（耗时）

### 总结 ###

内存效率：

复制算法>标记清除>标记整理

内存整齐度：

复制算法=标记整理>标记清除

内存利用率：

标记整理=标记清除>复制算法

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20210813/245ef2ecbcde4c69ac979e676b877aa0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20210813/c7bcec39c97e49428d9ec377ddaad43d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20210813/e71fba104a4645ef9197f272976a3b6b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20210813/23420ab88dd84f24b20eedce4b12a900.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20210813/d6acdc2ba6df4b37ad12087de9dbffcc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20210813/9d25dbcc3a914679971bfeda85663254.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20210813/aea9422611e142329c43d3b24e6145e9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NvbGRfX19wbGF5_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20210813/16e35cf7f00b4723ba296d8bcfb8eb27.png