垃圾回收算法：清除、壓縮、復(fù)制
可達(dá)性分析提供了一種有效的方式，來標(biāo)記哪些對象死亡，哪些對象還存活。然而，確定哪些對象死亡可以被回收，只是垃圾回收的第一步， 這個過程通常被稱為標(biāo)記（Mark）。接下來，需要一種方法來回收這些死亡對象占用的內(nèi)存，以便這些內(nèi)存可以被重新使用。這就是垃圾回收算法的任務(wù)。
垃圾回收算法描述了如何有效地回收垃圾對象的內(nèi)存，同時盡量減少對程序執(zhí)行的影響。

清除
清除（Sweep）算法的主要操作是將不再活躍的對象的內(nèi)存標(biāo)記為可用，并將這些內(nèi)存信息記錄在一個叫做空閑列表（Free List）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。當(dāng)程序需要實例化新的對象時，內(nèi)存管理模塊會從空閑列表中找到可用的內(nèi)存空間，分配給新對象。
清除算法的主要缺點是可能導(dǎo)致內(nèi)存碎片化。因為在堆內(nèi)存中，對象的存儲必須是連續(xù)的，可能會出現(xiàn)總的空閑內(nèi)存充足，但無法找到足夠大的連續(xù)內(nèi)存空間來存儲新的對象的情況。
另一個缺點是清除策略的內(nèi)存分配效率較低。如果內(nèi)存是連續(xù)的空間，可以通過簡單的指針運算，比如指針加法（Pointer Bumping），快速分配內(nèi)存。但對于清除算法中的空閑列表，需要逐一檢查列表中的每一項，找到足夠大的空閑內(nèi)存來存儲新的對象，這個過程相對耗時

壓縮
壓縮（Compact）算法的主要操作是將所有存活的對象移動至內(nèi)存的一端，使這些對象在內(nèi)存中連續(xù)排列，并更新所有指向這些對象的引用。這樣，所有未被標(biāo)記的對象都被擠壓到內(nèi)存的另一端，可以一次性回收。
壓縮算法的優(yōu)點是可以避免內(nèi)存碎片，因為所有活動對象在壓縮時都被緊湊排列。此外，這種算法不需要額外的內(nèi)存空間，因為所有操作都在原地完成。
然而，壓縮算法也有缺點。首先，壓縮可能改變對象在內(nèi)存中的位置，可能影響程序性能。其次，如果活動對象占據(jù)了大部分內(nèi)存，壓縮過程可能會非常耗時。

復(fù)制
復(fù)制（Copy）算法的主要操作是將所有活動的對象復(fù)制到內(nèi)存的另一部分（通常稱為to-space），并更新所有指向這些對象的引用。復(fù)制后，原來的內(nèi)存區(qū)域（即from-space）中的所有對象都被視為垃圾，可以一次性回收。
復(fù)制算法的優(yōu)勢在于避免內(nèi)存碎片，因為所有活動對象在復(fù)制時都被緊湊排列。此外，由于只處理活動對象，所以當(dāng)大部分內(nèi)存被垃圾對象占據(jù)時，此算法效率高。
然而，復(fù)制算法也有缺點。首先，它需要額外內(nèi)存空間存放復(fù)制的對象。其次，復(fù)制過程可能改變對象在內(nèi)存中的位置，可能影響程序性能。

并發(fā)標(biāo)記：與時間賽跑的追蹤游戲
標(biāo)記階段是所有追蹤式垃圾回收算法的共同特征，這個階段會隨著堆變大而等比例增加停頓時間，其影響就會波及幾乎所有的垃圾回收過程，同理可知，如果能夠削減這部分停頓時間的話，那收益也將會是系統(tǒng)性的。
為了解決原始標(biāo)記階段帶來的長時間停頓，多數(shù)現(xiàn)代的追蹤式垃圾回收算法都會實現(xiàn)三色標(biāo)記（Tri-color Marking）算法的變種以縮短停頓的時間。三色標(biāo)記算法將程序中的對象分成白色、黑色和灰色三類。
1）白色對象：不活動對象，沒有被其他對象引用，或者從根節(jié)點開始無法到達(dá)的對象；
2）灰色對象：活動對象，被其他對象引用，或者從根節(jié)點開始可以到達(dá)的對象。但是，這些對象引用的對象還沒有被檢查；
3）黑色對象：活動對象，從根節(jié)點開始可以到達(dá)的對象，而且這些對象引用的對象都已經(jīng)被檢查過了。

在垃圾回收過程中，首先將所有對象標(biāo)記為白色，然后從根節(jié)點開始，將可達(dá)的對象標(biāo)記為灰色，然后逐步將灰色對象標(biāo)記為黑色，并將它們引用的對象標(biāo)記為灰色。這個過程一直持續(xù)到所有活動對象都被標(biāo)記為黑色，所有不活動對象都被標(biāo)記為白色。

三色標(biāo)記算法在并發(fā)環(huán)境下可能會出現(xiàn)問題，這個問題被稱為“并發(fā)標(biāo)記的漏標(biāo)問題”。如下圖所示的三色標(biāo)記過程中，用戶程序重新建立了從A對象到D對象的引用，但是因為程序中已經(jīng)不存在灰色對象了，導(dǎo)致D對象本應(yīng)被標(biāo)記為灰色，而被錯誤地標(biāo)記為白色，從而在垃圾回收時被錯誤地回收。

為了解決這個問題，可以使用寫屏障（Write Barrier）技術(shù)。寫屏障像是一個鉤子方法，當(dāng)一個對象的引用被修改時，會觸發(fā)執(zhí)行一段指令代碼，將這個對象重新標(biāo)記為灰色，以確保不會錯過任何需要被標(biāo)記的對象。這樣，就可以在并發(fā)環(huán)境下正確地進行垃圾回收。

增量更新（Incremental Update）和快照在寫時復(fù)制（Snapshot At The Beginning, SATB）都是垃圾回收中的寫屏障技術(shù)，但是，它們在處理方式上有所不同。
1）增量更新：寫屏障被觸發(fā)時，如果一個黑色對象引用了一個白色對象，那么這個白色對象會被立即標(biāo)記為灰色。
2）快照在寫時復(fù)制：寫屏障被觸發(fā)時，會記錄下被修改的引用，而不是立即修改對象的顏色。然后在并發(fā)標(biāo)記結(jié)束時，根據(jù)這些記錄，重新標(biāo)記那些被錯誤地標(biāo)記為非活動對象。

未完待續(xù)

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