通過之前的學(xué)習(xí)被辑，我們知道了JVM會通過可達(dá)性算法來篩選出哪些對象是可回收的，哪些對象是不可回收的敬惦，GCRoots對象是哪些盼理，java的引用類型有哪些以及finlize()方法的作用。同時我們也知道了當(dāng)一個對象在創(chuàng)建的時候是存放在堆內(nèi)存中的新生代里的俄删，那么當(dāng)新生代內(nèi)存滿了后就會觸發(fā)Minor GC宏怔；但是問題是我們?nèi)绾吾槍π律鷥?nèi)存進(jìn)行管理，以及如何進(jìn)行回收這也是一個值得分析和探討的問題畴椰。

這里針對新生代的垃圾回收算法臊诊，叫做復(fù)制算法

3.1復(fù)制算法

我們先來回顧下之前講堆內(nèi)存的結(jié)構(gòu)分配

存儲在JVM中的Java對象可以被劃分為兩類：

? 一類是生命周期較短的瞬時對象，這類對象的創(chuàng)建和消亡都非常迅速斜脂，生命周期短的抓艳，及時回收即可。

? 另外一類對象的生命周期卻非常長帚戳，在某些極端的情況下還能夠與JVM的生命周期保持一致玷或。

Java堆區(qū)進(jìn)一步細(xì)分的話，可以劃分為年輕代（YoungGen）和老年代（oldGen）片任，其中年輕代又可以劃分為Eden空間偏友、Survivor0空間和Survivor1空間（有時也叫做from區(qū)、to區(qū)）对供。

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這里大家需要去思考位他，為什么JVM會分成年輕代和老年代，以及年輕代里面又為什么要再劃分出三個區(qū)域产场，這樣做的好處是什么鹅髓？

我們先來分析新生代（年輕代）的復(fù)制算法以及所帶來的的優(yōu)劣

1969年Fenichel提出了一種稱為“半?yún)^(qū)復(fù)制”（Semispace Copying） 的垃圾收集算法， 它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊京景， 每次只使用其中的一塊迈勋。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了， 就將還存活著的對象復(fù)制到另外一塊上面醋粟， 然后再把已使用過的內(nèi)存空間一次清理掉靡菇。

簡單點來說，就是把新生代的內(nèi)存分為兩塊米愿，如下圖所示：

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這時比如我們的代碼如下：

<pre data-tool="mdnice編輯器" style="margin: 10px 0px; padding: 0px; border-radius: 5px; box-shadow: rgba(0, 0, 0, 0.55) 0px 2px 10px;">public class Test { public static void main(String[] args) { registUser(); } public static void registUser(){ User user = new User(); } } </pre>

那么對應(yīng)內(nèi)存中的分配就如下：

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那么如果我們假設(shè)我們的程序不停止厦凤，依然在運(yùn)行，這時不停的調(diào)用registUser()方法生產(chǎn)大量的User對象育苟，對應(yīng)棧幀已經(jīng)退出较鼓，沒有指向?qū)?yīng)的對象，那么就會在堆內(nèi)存中產(chǎn)生大量的垃圾對象：

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當(dāng)新生代第一塊區(qū)域內(nèi)容已滿违柏，裝不下的時候博烂，就會觸發(fā)Minor GC回收垃圾。

這時漱竖，如果我們僅僅是采用標(biāo)記算法禽篱，標(biāo)記哪些對象是可回收的，哪些對象是不可回收的馍惹，然后針對可回收的內(nèi)容進(jìn)行回收躺率，那么會導(dǎo)致一個不好的后果，就是產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片万矾。

內(nèi)存碎片一般是由于空閑的連續(xù)空間比要申請的空間小悼吱，導(dǎo)致這些小內(nèi)存塊不能被利用。產(chǎn)生內(nèi)存碎片的方法很簡單良狈，舉個例：假設(shè)有一塊一共有100個單位的連續(xù)空閑內(nèi)存空間后添，范圍是0_{99。如果你從中申請一塊內(nèi)存薪丁，如10個單位遇西，那么申請出來的內(nèi)存塊就為0}9區(qū)間。這時候你繼續(xù)申請一塊內(nèi)存窥突，比如說5個單位大努溃，第二塊得到的內(nèi)存塊就應(yīng)該為10_{14區(qū)間。如果你把第一塊內(nèi)存塊釋放阻问，然后再申請一塊大于10個單位的內(nèi)存塊梧税，比如說20個單位。因為剛被釋放的內(nèi)存塊不能滿足新的請求称近，所以只能從15開始分配出20個單位的內(nèi)存塊〉诙樱現(xiàn)在整個內(nèi)存空間的狀態(tài)是0}9空閑，10_{14被占用刨秆，15}24被占用凳谦，25_{99空閑。其中0}9就是一個內(nèi)存碎片了衡未。如果10_{14一直被占用尸执，而以后申請的空間都大于10個單位家凯，那么0}9就永遠(yuǎn)用不上了，造成內(nèi)存浪費(fèi)如失。如果你每次申請內(nèi)存的大小绊诲，都比前一次釋放的內(nèi)村大小要小，那么就申請就總能成功褪贵。

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如果內(nèi)存碎片過多掂之，就會造成大量的內(nèi)存浪費(fèi)，隨著回收的次數(shù)越多脆丁，這樣的碎片可能更多更雜亂世舰，因此這樣直接針對一塊內(nèi)容空間回收的做法是不可取的。

因此JVM采用了復(fù)制算法槽卫，我們圖中有一塊一直未使用的空間可以派上用場了跟压。當(dāng)真正發(fā)生垃圾回收的時候，JVM會將第一塊空間中哪些對象是可回收的晒夹，不能回收的進(jìn)行標(biāo)記裆馒，然后將不可回收的對象統(tǒng)統(tǒng)復(fù)制到下面那塊區(qū)域中，并且復(fù)制的時候可以緊湊的排列在一起丐怯，最大化利用內(nèi)存空間：

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那么我們可以直接一次性回收掉上面空間的所有垃圾對象喷好，同時有新的對象產(chǎn)生的時候，直接放在下面這塊區(qū)域進(jìn)行存儲即可读跷。 那么這時上面空間就會騰出梗搅，下面空間就月會越來越多：

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當(dāng)下面區(qū)域裝滿的時候，同樣按照剛才的邏輯復(fù)制存活對象到上面區(qū)域效览，一次性回收下面區(qū)域內(nèi)存无切。兩塊區(qū)域內(nèi)存就可以一直重復(fù)循環(huán)使用。

復(fù)制算法的缺點

那么復(fù)制算法確實可以解決內(nèi)存碎片的問題丐枉，也使得我們的回收工作更加效率哆键，不過其缺點也是顯而易見的。這種復(fù)制回收算法的代價是將可用內(nèi)存縮小為了原來的一半瘦锹， 空間浪費(fèi)未免太多了一點 籍嘹。

如果我們給新生代內(nèi)存分配一個G的大小，那么兩塊區(qū)域平均分配弯院，各自占512MB內(nèi)存辱士，從始至終就只有一半的內(nèi)存可用，這樣的算法對內(nèi)存的使用效率就太低了听绳！

現(xiàn)在的商用Java虛擬機(jī)大多都優(yōu)先采用了這種收集算法去回收新生代颂碘， IBM公司曾有一項專門研究對新生代“朝生夕滅”的特點做了更量化的詮釋——新生代中的對象有98%熬不過第一輪收集。因此并不需要按照1∶ 1的比例來劃分新生代的內(nèi)存空間椅挣。

在1989年头岔， Andrew Appel針對具備“朝生夕滅”特點的對象塔拳， 提出了一種更優(yōu)化的半?yún)^(qū)復(fù)制分代策略， 現(xiàn)在稱為“Appel式回收”切油。HotSpot虛擬機(jī)的Serial蝙斜、 ParNew等新生代收集器均采用了這種策略來設(shè)計新生代的內(nèi)存布局。Appel式回收的具體做法是把新生代分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間澎胡， 每次分配內(nèi)存只使用Eden和其中一塊Survivor。發(fā)生垃圾搜集時娩鹉， 將Eden和Survivor中仍然存活的對象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor空間上攻谁， 然后直接清理掉Eden和已用過的那塊Survivor空間。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden和Survivor的大小比例是8∶ 1弯予， 也即每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個新生代容量的90%（Eden的80%加上一個Survivor的10%） 戚宦， 只有一個Survivor空間， 即10%的新生代是會被“浪費(fèi)”的锈嫩。當(dāng)然受楼， 98%的對象可被回收僅僅是“普通場景”下測得的數(shù)據(jù)， 任何人都沒有辦法百分百保證每次回收都只有不多于10%的對象存活呼寸， 因此Appel式回收還有一個充當(dāng)罕見情況的“逃生門”的安全設(shè)計艳汽， 當(dāng)Survivor空間不足以容納一次Minor GC之后存活的對象時， 就需要依賴其他內(nèi)存區(qū)域（實際上大多就是老年代） 進(jìn)行分配擔(dān)保（Handle Promotion） 对雪。

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內(nèi)存的分配擔(dān)保好比我們?nèi)ャy行借款河狐， 如果我們信譽(yù)很好， 在98%的情況下都能按時償還瑟捣， 于是銀行可能會默認(rèn)我們下一次也能按時按量地償還貸款馋艺， 只需要有一個擔(dān)保人能保證如果我不能還款時， 可以從他的賬戶扣錢迈套， 那銀行就認(rèn)為沒有什么風(fēng)險了捐祠。內(nèi)存的分配擔(dān)保也一樣， 如果另外一塊Survivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對象桑李， 這些對象便將通過分配擔(dān)保機(jī)制直接進(jìn)入老年代踱蛀， 這對虛擬機(jī)來說就是安全的。

小結(jié)

本章節(jié)我們介紹了JVM垃圾回收的算法-標(biāo)記復(fù)制算法芙扎，以及復(fù)制算法的缺點星岗。下一節(jié)我們將繼續(xù)介紹JVM內(nèi)存的分配以及回收策略，比如：對象優(yōu)先在Eden分配戒洼，大對象直接進(jìn)入老年代俏橘，以及長期存活的對象將進(jìn)入老年代，動態(tài)對象的年齡判斷以及空間分配擔(dān)保原則圈浇。