JVM学习之路（八）——垃圾回收算法

爱被打了一巴掌 2022-05-18 03:06 132阅读 0赞

Java语言与C语言最大的区别就是内存自动回收，那么JVM是怎么控制内存回收的，这里将介绍JVM垃圾回收的几种算法，从而了解JVM内存回收的基本原理。

**八、垃圾回收算法**

（一）、**stop the world**

stop the world会在执行某一个垃圾回收算法的时候产生**。JVM为了执行垃圾回收，会暂停java应用程序的执行，等垃圾回收完成后，再继续运行**。使用JMeter测试过java程序的同学，可能会发现在测试过程中，java程序有不规则的停顿现象，其实这就是“stop the world”，停顿的时候JVM是在做垃圾回收。所以尽可能减少stop the world的时间，就是优化JVM的主要目标。

（二）、引用计数法

原理：对一个对象被引用的次数进行计数，当增加一个引用时计数就加1，减少一个引用时计数就减1。当对象引用减少为0时，对象的内存空间将被回收掉。

特点：算法原理非常简单，是最原始的回收算法。

缺点：

①频繁的计数会影响性能

②它无法处理循环引用的问题。例如Father对象中引用了Son对象，Son对象中又引用了Father对象，这种情况下，对象将永远无法被回收。正是由于以上2个缺点，java中并没有使用这种算法。

（三）、标记清除

原理：

①标记：遍历所有的GC Roots，并将**从GC Roots可达的对象设置为存活对象**。注意：必须从**GC Roots**开始**。**

②清除：遍历堆中的所有对象（因为所有对象都存在于java堆中），**将没有被标记为可达的对象清除**。

特点：标记清除算法执行过程中，会产生“stop the world”，让java程序暂停等待，以保证在标记清除的过程中，不会有新的对象产生。**为什么必须暂停java程序呢？**是这样的，如果在标记过程完成后，又新产生了一个对象，而**该对象已经错过了标记期**，那么在接下来的清除流程中，这个新产生的对象因为未被标记，所以将被视为不可达对象而被清除，这样程序就会出错，因此标记清除算法在执行时，java程序将被暂停，产生“stop the world”。

缺点：

1、**大量的内存遍历，执行性能较低**，这也会导致“stop the world”时间较长，java程序吞吐量降低。

2、在对象被清除之后，被清除的对象留下内存的空缺位置，造成**内存不连续，空间浪费**。

（四）、标记压缩

原理：在标记清除算法的基础上，增加了**压缩过程**。

步骤：3个步骤：①标记、②清除、③压缩。

优点：**在进行完标记清除之后，对内存空间进行压缩，节省内存空间，解决了标记清除算法内存不连续的问题**。

特点：标记压缩算法也会产生“stop the world”，不能和java程序并发执行。在**压缩过程中一些对象内存地址会发生改变**，java程序只能等待压缩完成后才能继续。

（五）、复制算法

原理：就是把内存一分为二，但只使用其中一份，在垃圾回收时，将正在使用的那份内存中存活的对象复制到另一份空白的内存中，最后将正在使用的内存空间的对象清除，完成垃圾回收。

**在新生代使用复制算法回收垃圾的过程**：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决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，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GC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，会将所有对象移动到年老代中**。

步骤：①标记、②复制、③清除

优点：复制算法相对标记压缩算法来说更简洁高效。

缺点：①**不适合用于存活对象多**的情况，因为那样需要复制的对象很多，复制性能较差，所以复制算法往往用于内存空间中**新生代的垃圾回收**，因为新生代中存活对象较少，复制成本较低。②另外一个缺点是**内存空间占用成本高**，因为它基于两份内存空间做对象复制，在非垃圾回收的周期内只用到了一份内存空间，**内存利用率较低**。

这就是常见的垃圾回收算法，这些算法各有各的优缺点，但在JVM中并不是单纯的使用特定的算法，而是使用的一种叫**垃圾回收器**的东西，垃圾回收器可以看做**一系列垃圾回收算法的不同组合**，在不同的场景使用合适的垃圾回收器，才能起到事半功倍的效果。