垃圾收集器與內(nèi)存分配策略 -- 垃圾收集算法


之前我們談過對象存活判定算法與條件爽篷。接下來我們談?wù)劸唧w會使用怎么樣的方式進(jìn)行回收

垃圾收集算法
(1)標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)
最基礎(chǔ)的垃圾收集算法逐工,后續(xù)的算法都是根據(jù)此算法進(jìn)行升級改造漂辐。
此算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個階段:
①首先標(biāo)記出所有的需要回收的垃圾對象髓涯。這一步在之前對象存活判定算法與條件中,我們已經(jīng)實現(xiàn)了蚓再。
②標(biāo)記完成后育八,就會統(tǒng)一收回所有被標(biāo)記的對象。

標(biāo)記-清除算法示意圖

標(biāo)記清除算法.png

雖然作為最基礎(chǔ)的垃圾收集算法,但是也有它自身的不足
①效率問題:在標(biāo)記和清除兩個過程效率都不高
②空間問題:在執(zhí)行完清除操作后按声,會留下大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片签则,內(nèi)存碎片太多就會導(dǎo)致在下一次程序給大對象分配空間時會遇到空間不足的現(xiàn)象铐料,因此就會提前再進(jìn)行一次垃圾收集行為豺旬。

為了解決這兩個不足點(diǎn)族阅,后續(xù)又推出了幾種升級改造的算法

(2)復(fù)制算法(Copying)
之所以稱為“復(fù)制”算法是因為該算法會將整個內(nèi)存空間先分為兩大塊坦刀,然后使用其中一塊內(nèi)存進(jìn)行存儲對象蔬咬,如果這塊內(nèi)存空間用完了或者空間不足以存儲新對象,那么就會對這塊內(nèi)存空間觸發(fā)“標(biāo)記”行為盖奈,將那些還存活的對象復(fù)制到另一塊新內(nèi)存空間中卜朗,然后把之前用過的內(nèi)存空間清理掉咕村。這樣就形成了每次都會對整個半?yún)^(qū)進(jìn)行內(nèi)存回收,也不用考慮會產(chǎn)生的內(nèi)存碎片問題逛万。相對于標(biāo)記-清除算法更加的簡單高效宇植,空間問題也得以解決埋心。

但是復(fù)制算法為此付出的是:將可以使用的內(nèi)存空間縮小了一半。

復(fù)制算法示意圖

復(fù)制算法.png

使用場景:新生代

新生代.png

新生代:主要用來存放新生的對象,這些對象的特點(diǎn)是:大部分都是生命周期不長久的對象茬斧,一般占據(jù)堆1/3的空間。新生代空間可以分為:Eden空間與兩塊Survivor空間绣溜,每次使用Eden空間與其中一塊 ToSpace空間怖喻。當(dāng)進(jìn)行垃圾回收時,Eden和FromSpace區(qū)域中存活的對象復(fù)制到ToSpace區(qū)域锚沸,然后清空Eden和FromSpace中的對象,最 后ToSpace和FromSpace互換野建,原ToSpace成為下一次GC時的FromSpace區(qū)候生。在HotSpot虛擬機(jī)上默認(rèn)將Eden空間與Survivor空間的比例設(shè)置為8:1:1绽昼,也就是說在新生代中可給對象內(nèi)存空間為整個內(nèi)存的90%。如果剩下的那塊 ToSpace 空間沒有足夠的空間將剩下的存活對象保存目溉,那么就會找其他內(nèi)存(比如老年代)幫忙保存缭付。

復(fù)制算法在對象存活率較高時就會頻繁進(jìn)行復(fù)制操作循未,效率因此降低。并且在某些極端情況下還需要其他內(nèi)存(比如老年代)幫忙保存绣檬,這樣在老年代中是不提倡使用該算法的嫂粟。

(3)標(biāo)記-整理算法(Mark-Compact)
老年代:主要存放應(yīng)用程序中生命周期長的內(nèi)存對象星虹。明顯對于生命周期長久的對象若采用復(fù)制算法就需要頻繁的進(jìn)行復(fù)制操作,這是不符合高效率的媚值,因此在老年代护糖,我們一般采用標(biāo)記-整理算法嫡良。
這個算法的前半部分跟我們之前談過的標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)中的是相同的,也就是標(biāo)記過程是一致的寝受,但是標(biāo)記完對象后并不會直接對對象進(jìn)行清除,而是將所有可以存活的對象向一端移動京闰,然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存蹂楣。

標(biāo)記-整理算法示意圖

標(biāo)記整理算法.png

(4)分代收集算法(Generational Collection)
目前的商用虛擬機(jī)的垃圾回收都采用此算法回收垃圾對象讯蒲。根據(jù)對象存活周期的不同將內(nèi)存分為幾塊,然后使用對應(yīng)的算法管理各塊的回收赁酝。比如新生代的對象生命周期短旭等,那么就采用復(fù)制算法;老年代的對象生命周期長就采用標(biāo)記-清除算法或標(biāo)記-整理算法隙袁。

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