一文彻底搞懂JVM垃圾回收算法

文章目录

1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）
2. 复制算法（Copying）
3. 标记-整理算法（Mark and Compact）
4. 分代算法（Generational）
- 4.1 执行流程

1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）

标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。

标记阶段：从根对象出发，通过可达性分析算法标记所有可达对象。
清除阶段：遍历整个堆内存，对未被标记的对象进行回收。

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优点：解决了解决了引用计数算法中的循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收，能够处理不连续的内存碎片。
缺点：1. 效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。2. 通过标记清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。

2. 复制算法（Copying）

复制算法的核心是将堆内存分为两个区域：一个存放活动对象（From Space），一个用于回收和分配新对象（To Space），每次只用其中的一个。当From Space内存占用达到一定比例时，将存活的对象复制到To Space中，并清空From Space。完成垃圾的回收。

如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合。

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优点：在垃圾对象多的情况下，效率较高，清理后没有内存碎片，分配内存简单高效。
缺点：需要额外的空间来存放活动对象，且无法处理大对象和长期存活对象，内存使用率较低。

3. 标记-整理算法（Mark and Compact）

标记整理算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的直接清理可回收对象，而是将存活对象都向内存另一端移动，然后清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。
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优点：解决了标记-清除算法产生的内存碎片问题，同时，标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有有一定的影响。
缺点：移动对象需要更多的开销，可能会导致停顿时间较长。
与复制算法对比：复制算法标记完就复制，但标记整理算法得等把所有存活对象都标记完毕，再进行整理。

4. 分代算法（Generational）

将堆内存划分为不同的代（Generation），一般分为新生代（Young Generation）、老年代（Old Generation）和永久代/元空间（Permanent Generation/Metaspace）。在java8时，堆被分为了两份：新生代和老年代【1：2】，在java7时，还存在一个永久代。
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