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作者：zuoxiaolong（左瀟龍）
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本次LZ和各位分享GC最后兩種算法它匕，復(fù)制算法以及標記/整理算法。上一章在講解標記/清除算法時已經(jīng)提到過窖认，這兩種算法都是在此基礎(chǔ)上演化而來的豫柬，究竟這兩種算法優(yōu)化了之前標記/清除算法的哪些問題呢？
復(fù)制算法
我們首先一起來看一下復(fù)制算法的做法扑浸，復(fù)制算法將內(nèi)存劃分為兩個區(qū)間烧给，在任意時間點，所有動態(tài)分配的對象都只能分配在其中一個區(qū)間（稱為活動區(qū)間）喝噪，而另外一個區(qū)間（稱為空閑區(qū)間）則是空閑的础嫡。
當有效內(nèi)存空間耗盡時，JVM將暫停程序運行酝惧，開啟復(fù)制算法GC線程榴鼎。接下來GC線程會將活動區(qū)間內(nèi)的存活對象，全部復(fù)制到空閑區(qū)間晚唇，且嚴格按照內(nèi)存地址依次排列巫财，與此同時，GC線程將更新存活對象的內(nèi)存引用地址指向新的內(nèi)存地址哩陕。
此時平项，空閑區(qū)間已經(jīng)與活動區(qū)間交換赫舒，而垃圾對象現(xiàn)在已經(jīng)全部留在了原來的活動區(qū)間，也就是現(xiàn)在的空閑區(qū)間闽瓢。事實上接癌，在活動區(qū)間轉(zhuǎn)換為空間區(qū)間的同時，垃圾對象已經(jīng)被一次性全部回收扣讼。
聽起來復(fù)雜嗎缺猛？
其實一點也不復(fù)雜，有了上一章的基礎(chǔ)届谈，相信各位理解這個算法不會費太多力氣枯夜。LZ給各位繪制一幅圖來說明問題，如下所示艰山。
其實這個圖依然是上一章的例子湖雹，只不過此時內(nèi)存被復(fù)制算法分成了兩部分，下面我們看下當復(fù)制算法的GC線程處理之后曙搬，兩個區(qū)域會變成什么樣子摔吏，如下所示。
可以看到纵装，1和4號對象被清除了征讲，而2、3橡娄、5诗箍、6號對象則是規(guī)則的排列在剛才的空閑區(qū)間，也就是現(xiàn)在的活動區(qū)間之內(nèi)挽唉。此時左半部分已經(jīng)變成了空閑區(qū)間滤祖，不難想象，在下一次GC之后瓶籽，左邊將會再次變成活動區(qū)間匠童。
很明顯，復(fù)制算法彌補了標記/清除算法中塑顺，內(nèi)存布局混亂的缺點汤求。不過與此同時，它的缺點也是相當明顯的严拒。
1扬绪、它浪費了一半的內(nèi)存，這太要命了裤唠。
2挤牛、如果對象的存活率很高，我們可以極端一點巧骚，假設(shè)是100%存活赊颠，那么我們需要將所有對象都復(fù)制一遍，并將所有引用地址重置一遍劈彪。復(fù)制這一工作所花費的時間竣蹦，在對象存活率達到一定程度時，將會變的不可忽視沧奴。
所以從以上描述不難看出痘括，復(fù)制算法要想使用，最起碼對象的存活率要非常低才行滔吠，而且最重要的是纲菌，我們必須要克服50%內(nèi)存的浪費。
標記/整理算法
標記/整理算法與標記/清除算法非常相似疮绷，它也是分為兩個階段：標記和整理翰舌。下面LZ給各位介紹一下這兩個階段都做了什么。
標記：它的第一個階段與標記/清除算法是一模一樣的冬骚，均是遍歷GC Roots椅贱，然后將存活的對象標記。
整理：移動所有存活的對象只冻，且按照內(nèi)存地址次序依次排列庇麦，然后將末端內(nèi)存地址以后的內(nèi)存全部回收。因此喜德，第二階段才稱為整理階段山橄。
它GC前后的圖示與復(fù)制算法的圖非常相似，只不過沒有了活動區(qū)間和空閑區(qū)間的區(qū)別舍悯，而過程又與標記/清除算法非常相似航棱，我們來看GC前內(nèi)存中對象的狀態(tài)與布局，如下圖所示贱呐。
這張圖其實與標記/清楚算法一模一樣丧诺，只是LZ為了方便表示內(nèi)存規(guī)則的連續(xù)排列，加了一個矩形表示內(nèi)存區(qū)域奄薇。倘若此時GC線程開始工作驳阎，那么緊接著開始的就是標記階段了。此階段與標記/清除算法的標記階段是一樣一樣的馁蒂，我們看標記階段過后對象的狀態(tài)呵晚，如下圖。
沒什么可解釋的沫屡，接下來饵隙，便應(yīng)該是整理階段了。我們來看當整理階段處理完以后沮脖，內(nèi)存的布局是如何的金矛，如下圖芯急。
以看到，標記的存活對象將會被整理驶俊，按照內(nèi)存地址依次排列娶耍，而未被標記的內(nèi)存會被清理掉。如此一來饼酿，當我們需要給新對象分配內(nèi)存時榕酒，JVM只需要持有一個內(nèi)存的起始地址即可，這比維護一個空閑列表顯然少了許多開銷故俐。
不難看出想鹰，標記/整理算法不僅可以彌補標記/清除算法當中，內(nèi)存區(qū)域分散的缺點药版，也消除了復(fù)制算法當中辑舷，內(nèi)存減半的高額代價，可謂是一舉兩得刚陡，一箭雙雕惩妇，一石兩鳥，一筐乳。歌殃。。蝙云。一女兩男氓皱？
不過任何算法都會有其缺點，標記/整理算法唯一的缺點就是效率也不高勃刨，不僅要標記所有存活對象波材，還要整理所有存活對象的引用地址。從效率上來說身隐，標記/整理算法要低于復(fù)制算法廷区。
算法總結(jié)
這里L(fēng)Z給各位總結(jié)一下三個算法的共同點以及它們各自的優(yōu)勢劣勢，讓各位對比一下贾铝，想必會更加清晰隙轻。
它們的共同點主要有以下兩點。
1垢揩、三個算法都基于根搜索算法去判斷一個對象是否應(yīng)該被回收玖绿，而支撐根搜索算法可以正常工作的理論依據(jù)，就是語法中變量作用域的相關(guān)內(nèi)容叁巨。因此斑匪，要想防止內(nèi)存泄露，最根本的辦法就是掌握好變量作用域锋勺，而不應(yīng)該使用前面內(nèi)存管理雜談一章中所提到的C/C++式內(nèi)存管理方式蚀瘸。
2狡蝶、在GC線程開啟時，或者說GC過程開始時贮勃，它們都要暫停應(yīng)用程序（stop the world）牢酵。
它們的區(qū)別LZ按照下面幾點來給各位展示。（>表示前者要優(yōu)于后者衙猪，=表示兩者效果一樣）
效率：復(fù)制算法>標記/整理算法>標記/清除算法（此處的效率只是簡單的對比時間復(fù)雜度，實際情況不一定如此）布近。
內(nèi)存整齊度：復(fù)制算法=標記/整理算法>標記/清除算法垫释。
內(nèi)存利用率：標記/整理算法=標記/清除算法>復(fù)制算法。
可以看到標記/清除算法是比較落后的算法了撑瞧，但是后兩種算法卻是在此基礎(chǔ)上建立的棵譬，俗話說“吃水不忘挖井人”，因此各位也莫要忘記了標記/清除這一算法前輩预伺。而且订咸，在某些時候，標記/清除也會有用武之地酬诀。
結(jié)束語
到此我們已經(jīng)將三個算法了解清楚了脏嚷，可以看出，效率上來說瞒御，復(fù)制算法是當之無愧的老大父叙，但是卻浪費了太多內(nèi)存，而為了盡量兼顧上面所提到的三個指標肴裙，標記/整理算法相對來說更平滑一些趾唱，但效率上依然不盡如人意，它比復(fù)制算法多了一個標記的階段蜻懦，又比標記/清除多了一個整理內(nèi)存的過程甜癞。
難道就沒有一種最優(yōu)算法嗎？
當然是沒有的宛乃，這個世界是公平的悠咱，任何東西都有兩面性，試想一下烤惊，你怎么可能找到一個又漂亮又勤快又有錢又通情達理乔煞，性格又合適，家境也合適柒室，身高長相等等等等都合適的女人渡贾？就算你找到了，至少有一點這個女人也肯定不滿足雄右，那就是多半不會恰巧又愛上了與LZ相似的各位苦逼猿友們空骚。你是不是想說你比LZ強太多了纺讲，那LZ只想對你說，高富帥是不會爬在電腦前看技術(shù)文章的囤屹，0.0熬甚。
但是古人就是給力，古人說了肋坚，找媳婦不一定要找最好的乡括，而是要找最合適的，聽完這句話智厌，瞬間感覺世界美好了許多诲泌。
算法也是一樣的，沒有最好的算法铣鹏，只有最合適的算法敷扫。
既然這三種算法都各有缺陷，高人們自然不會容許這種情況發(fā)生诚卸。因此葵第，高人們提出可以根據(jù)對象的不同特性，使用不同的算法處理合溺，類似于蘿卜白菜各有所愛的原理卒密。于是奇跡發(fā)生了，高人們終于找到了GC算法中的神級算法-----分代搜集算法棠赛。
至于這個神級算法是如何處理的栅受，LZ就在下一章再和各位猿友探討了，本次就到此為止了恭朗，希望各位有所收獲屏镊。
