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JVM垃圾回收算法

Java应用程序不用程序员手动管理内存中的垃圾回收，是因为JVM有专门的垃圾回收线程做这件事。当内存不够用时，会自动触发回收。为了在效率和内存碎片之间均衡，衍生出了一系列的垃圾回收算法。

1.标记–清除算法

执行步骤：

• 标记：遍历整个内存区域，对需要回收的对象打上标记。
• 清除：再次遍历内存，对标记过的内存进行回收。

图解：

缺点：

• 效率问题；遍历了两次内存空间（第一次标记，第二次清除）。
• 空间问题：容易产生大量内存碎片，当再需要一块比较大的内存时，虽然总的可用内存是够的，但是由于太过分散，无法找到一块连续的且满足分配要求的，因而不得不再次触发一次GC。

2.复制算法

将内存划分为等大的两块，每次只使用其中的一块。当一块用完了，触发GC时，将该块中存活的对象复制到另一块区域，然后一次性清理掉这块没有用的内存。下次触发GC时将那块中存活的的又复制到这块，然后抹掉那块，循环往复。

图解：

优点

• 相对于标记–清理算法解决了内存的碎片化问题，因为复制的时候，会把存活的对象，聚拢在一起。
• 效率更高（清理内存时，记住首尾地址，一次性抹掉）。

缺点：

• 内存利用率不高，每次只能使用一半内存。8G的内存，只能使用4G，这个是无法接受的。

改进

研究发现，大多数对象都是“朝生夕死”的，即生命周期非常短。也就是说，在发生GC的时侯，其实大多数对象已经是待回收的了，还处于正常状态的对象很少。因为存活的特别少，所以在进行复制的时候，复制的对象就特别少，占用的空间也就特别小，完全不需要1：1划分内存空间。多了也是浪费，够分配就行（特殊情况不够存放再说）。
但是也有一部分对象生命周期特别长，比如缓存中的对象，还有一些别的对象等等。对于这些对象如果每次都要复制移动的话，就显的特别麻烦。另外如果某些对象特别大，如果复制的话，也放不下。因此根据对象的特点进行了分治。将整个堆划分为两大块：新生代和老年代，分别用于存放不同特点的对象。

新生代呢，存放生命周期短的对象及其体积小的对象。
老年代呢 ，存放生命周期长的 ，体积大的对象。
而且对于新生代和老年代采用了不同的垃圾回收算法。新生代使用复制算法：

将整个新生代按照8 ： 1 ： 1的比例划分为三块，最大的称为Eden（伊甸园）区，较小的两块分别称为To Survivor和From Survivor。

首次GC时，只需要将Eden存活的对象复制到To。然后将Eden区整体回收。再次GC时，将Eden和To存活的复制到From，循环往复这个过程。这样每次新生代中可用的内存就占整个新生代的90%，大大提高了内存利用率。

但不能保证每次存活的对象就永远少于新生代整体的10%，此时复制过去是存不下的。因此这里会用到老年代，进行分配担保，存不下的话将对象存储到老年代。若还不够，就会抛出OOM。另外如果一个对象在多次内存回收后，都还存活，也会进入老年代，这个次数通过
‐XX:+MaxTenuringThreshold控制，最大值为15.（对象头中的4个bit存放）。

3. 标记–整理算法

当对象的存活率比较高时，或者对象比较大时，用前面的复制算法这样复制过来，复制过去，没啥意义，且浪费时间。所以针对老年代提出了“标记整理”算法。

执行步骤：

• 标记：对需要回收的进行标记
• 整理：让存活的对象，向内存的一端移动，然后直接清理掉没有用的内存。

图解：

4、分代收集算法

分代收集算法其实没有什么新东西，就是上面新生代和老年代根据对象不同的特点，采用不同的算法进行回收，取名为分代收集。

对象怎样才会进入老年代呢？

• 提升：当对象足够老的时候，会晋升到老年代。怎么才能足够老呢？对象在多次垃圾回收后，依然存活，也就是多次从from->to 又从to->from 这样多次。jvm认为无需让这样的对象继续这样复制，因此将其晋升到老年代。
• 分配担保：默认的Survivor只占整个年轻代的10%，当从eden区复制到from / to的时候，存不下了，这个时候对象会被移动到老年代。-XX:PretenureSizeThreshold
• 大对象直接在老年代分配。
• 动态对象年龄判定：当eden区中，某一年龄的对象已经占用整个eden的一半了，那么大于或者等于这一年龄的对象都会进入老年代。