安卓筆記俠

前言

在本系列上一篇文章中我講到了垃圾標記算法，垃圾被標記后，GC就會對垃圾進行收集，垃圾收集有很多種算法，這篇文章就來介紹常用的垃圾收集算法的思想。

1.標記-清除算法

標記-清除算法（Mark-Sweep）是一種常見的基礎垃圾收集算法，它將垃圾收集分為兩個階段：

• 標記階段：標記出可以回收的對象。
• 清除階段：回收被標記的對象所占用的空間。

標記-清除算法之所以是基礎的，是因為后面講到的垃圾收集算法都是在此算法的基礎上進行改進的。標記-清除算法的執行的過程如下圖所示。 

標記-清除算法主要有兩個缺點，一個是標記和清除的效率都不高，另一個從上圖就可以看出來，就是容易產生大量不連續的內存碎片，碎片太多可能會導致后續沒有足夠的連續內存分配給較大的對象，從而提前觸發新的一次垃圾收集動作。

2.復制算法

為了解決標記-清除算法的效率不高的問題，產生了復制算法。它把內存空間劃為兩個相等的區域，每次只使用其中一個區域。垃圾收集時，遍歷當前使用的區域，把存活對象復制到另外一個區域中，最后將當前使用的區域的可回收的對象進行回收。復制算法的執行過程如下圖所示。

這種算法每次都對整個半區進行內存回收，不需要考慮內存碎片的問題，代價就是使用內存為原來的一半。 
復制算法的效率跟存活對象的數目多少有很大的關系，如果存活對象很少，復制算法的效率就會很高。由于絕大多數對象的生命周期很短，并且這些生命周期很短的對象都存于新生代中，所以復制算法被廣泛應用于新生代中，關于新生代中復制算法的應用，會在后面的分代收集算法中詳細介紹。

3.標記-壓縮算法

在新生代中可以使用復制算法，但是在老年代就不能選擇復制算法了，因為老年代的對象存活率會較高，這樣會有較多的復制操作，導致效率變低。標記-清除算法可以應用在老年代中，但是它效率不高，在內存回收后容易產生大量內存碎片。因此就出現了一種標記-壓縮算法（Mark-Compact）算法，與標記-清除算法不同的是，在標記可回收的對象后將所有存活的對象壓縮到內存的一端，使他們緊湊的排列在一起，然后對端邊界以外的內存進行回收?；厥蘸?，已用和未用的內存都各自一邊，如下圖所示。

標記-壓縮算法解決了標記-清除算法效率低和容易產生大量內存碎片的問題，它被廣泛的應用于老年代中。

4.分代收集算法

Java堆區的空間劃分

在Java虛擬機中，各種對象的生命周期會有著較大的差別，大部分對象生命周期很短暫，少部分對象生命周期很長，有的甚至和應用程序以及Java虛擬機的運行周期一樣長。因此，應該對不同生命周期的對象采取不同的收集策略，根據生命周期長短將它們分別放到不同的區域，并在不同的區域采用不同的收集算法，這就是分代的概念。 
現在主流的Java虛擬機的垃圾收集器都采用分代收集算法（Generational Collection）。Java堆區基于分代的概念，分為新生代（Young Generation）和老年代（Tenured Generation），其中新生代再細分為Eden空間、From Survivor空間和To Survivor空間。因為Eden空間大多對象生命周期很短，所以新生代的空間劃分并不是均分的，HotSpot虛擬機默認Eden空間和兩個Survivor空間的所占的比例為8：1。

分代收集

根據Java堆區的空間劃分，垃圾收集的類型分為兩種，它們分別是：

• Minor Collection：新生代垃圾收集。
• Full Collection：對新生代、老年代和永久代（JDK8 取消永久代，Full Collection掃描不到替代永久代的元空間）進行收集，又可以稱作Majjor Collection。它的收集頻率較低，耗時較長。

當執行一次Minor Collection時，Eden空間的存活對象會被復制到To Survivor空間，并且之前經過一次Minor Collection并在From Survivor空間存活的仍年輕的對象也會復制到To Survivor空間。 
有兩種情況Eden空間和From Survivor空間存活的對象不會復制到To Survivor空間，而是晉升到老年代。一種是存活的對象的分代年齡超過-XX:MaxTenuringThreshold（用于控制對象經歷多少次Minor GC才晉升到老年代）所指定的閾值。另一種是To Survivor空間容量達到閾值。 
當所有存活的對象被復制到To Survivor空間，或者晉升到老年代，也就意味著Eden空間和From Survivor空間剩下的都是可回收對象，如下圖所示。 

這時GC執行Minor Collection，Eden空間和From Survivor空間都會被清空，而存活的對象都存放在To Survivor空間。 
接下來將From Survivor空間和To Survivor空間互換位置，也就是此前的From Survivor空間成為了現在的To Survivor空間，每次Survivor空間互換都要保證To Survivor空間是空的，這就是復制算法在新生代中的應用。在老年代則采用了標記-壓縮算法。 
在HotSpot中，基于分代的概念，GC使用的回收算法針對新生代和老年代的特點，采用不同的垃圾收集算法。