前言
- 不同的内存区域采用不同的垃圾收集算法
- 而不同垃圾收集算法决定了垃圾收集的效率 & 效果
- 本文将全面讲解垃圾收集算法，包括标记-清除、复制、标记-整理等，希望你们会喜欢
Carson带你学JVM系列文章，具体如下：
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的JVM学习指南
Carson带你学JVM：图文解析Java虚拟机内存结构
Carson带你学JVM：Java对象的创建、内存布局 & 访问定位全过程解析
Carson带你学JVM：Java对象如何判断存活原则-引用计数法 & 引用链法
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的垃圾收集算法（GC）讲解攻略
Carson带你学JVM：常见的垃圾收集器学习指南
Carson带你学JVM：类加载的全过程解析
Carson带你学JVM：你真的了解类加载器吗？（含双亲委派模型）
Carson带你学JVM：方法分派模型-静态分派、动态分派
目录
1. 垃圾收集算法 类型
- 垃圾收集算法 类型 分为4类，如下图：
- 下面我将对每个进行详细讲解。
2. 标记-清除 算法
这是 垃圾收集算法中 最最基础的算法。
2.1 算法思想
算法分为两个阶段：
- 标记阶段：标记出所有需要回收的对象；
- 清除阶段：统一清除（回收）所有被标记的对象。
下面主要讲解标记阶段。标记阶段主要分为：（先进行可达性分析）
- 第一次标记 & 筛选
- 第二次标记 & 筛选
a. 可达性分析
阅读前请看文章
b. 第一次标记 & 筛选
i. 方式描述
对象 在 可达性分析中 被判断为不可达后，会被第一次标记 & 筛选
a. 不筛选 = 继续留在 ”即将回收“的集合里，准备被回收
b. 筛选 = 从 ”即将回收“的集合取出
ii. 筛选的标准
该对象是否有必要执行 finalize()方法
- 若有必要执行（人为设置），则筛选出来，进入下一阶段：第二次标记 & 筛选；
- 若没必要执行，判断该对象死亡，不筛选 并等待回收
当对象无
finalize()方法 或finalize()已被虚拟机调用过，则视为“没必要执行”
c. 第二次标记 & 筛选
当对象经过了第一次的标记 & 筛选，会被进行第二次标记，并被进行 筛选
i. 方式描述
该对象会被放到一个 F-Queue 队列中，并由 虚拟机自动建立、优先级低的Finalizer 线程去执行 队列中该对象的finalize()
finalize()只会被执行一次- 但并不承诺等待
finalize()运行结束。这是为了防止finalize()执行缓慢 / 停止 使得F-Queue队列其他对象永久等待。
ii. 判断标准
在执行finalize()过程中，若对象依然没与引用链上的GC Roots 直接关联 或 间接关联（即关联上与GC Roots 关联的对象），那么该对象将被判断死亡，不筛选（留在”即将回收“集合里） 并 等待回收
总结
2.2 优点
算法简单、实现简单
2.3 缺点
- 效率问题：即 标记和清除 两个过程效率不高
- 空间问题：标记 - 清除后，会产生大量不连续的内存碎片。
这导致 以后程序 需要分配较大空间对象时 无法找到足够大的连续内存 而被迫 触发另外一次垃圾收集行为，这导致非常浪费资源。
下面继续介绍的算法就是为了解决上述两个问题的。
2.4 应用场景
对象存活率较低 & 垃圾回收行为频率低 的场景
如老年代区域，因为老年代区域回收频次少、回收数量少，所以对于效率问题 & 空间问题不会很明显。
3. 复制算法
该算法的出现是为了解决 标记-清除算法中 效率 & 空间问题的。
3.1 算法思想
- 将内存分为大小相等的两块，每次使用其中一块；
- 当 使用的这块内存 用完，就将 这块内存上还存活的对象 复制到另一块还没试用过的内存上
- 最终将使用的那块内存一次清理掉。
示意图如下：
3.2 优点
- 解决了标记-清除算法中 清除效率低的问题
每次仅回收内存的一半区域
- 解决了标记-清除算法中 空间产生不连续内存碎片的问题
将已使用内存上的存活对象 移动到栈顶的指针，按顺序分配内存即可。
3.3 缺点
- 每次使用的内存缩小为原来的一半。
- 当对象存活率较高的情况下需要做很多复制操作，即效率会变低
3.4 应用场景
对象存活率较低 & 需要频繁进行垃圾回收 的区域
如新生代区域
3.5 特别注意
a. 背景
新生代区域在进行垃圾回收时，98%对象都必须得回收
b. 问题
复制算法中 每次使用的内存缩小为原来的一半 利用率低 & 代价太高
c. 解决方案
- 不 按
1：1的比例 划分内存，而是 按8：1：1比例 将内存划分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor区域（From Survivor、To Survivor）
- 每次使用
Eden、From Survivor区域； - 用完后就 将上述两块区域存活的对象 复制到
To Survivor区域上 - 最终一次清理掉
Eden、From Survivor区域
使用逻辑 同 改进前
很多同学会问，假如 Eden、From Survivor区域上存活对象所需内存大小 > To Survivor区域怎么办？
解决方案：依赖老年代内存区域 做 内存分配担保。
即
To Survivor区域 存不下来的对象 会通过 内存分配担保机制 暂时保存在老年代
4. 标记 - 整理 算法
此算法类似于第一种标记 - 清除 算法，只是在中间加多了一步：整理内存。
4.1 算法思路
算法分为三个阶段：
- 标记阶段：标记出所有需要回收的对象；
- 整理阶段：让所有存活的对象都向一端移动
- 清除阶段：统一清除（回收）端以外的对象。
示意图如下：
4.2 优点
- 解决了标记-清除算法中 清除效率低的问题：一次清楚端外区域
- 解决了标记-清除算法中 空间产生不连续内存碎片的问题：将已使用内存上的存活对象 移动到栈顶的指针，按顺序分配内存即可。
4.3 应用场景
对象存活率较低 & 垃圾回收行为频率低 的场景
如老年代区域，因为老年代区域回收频次少、回收数量少，所以对于效率问题 & 空间问题不会很明显。
5. 分代收集算法
主流的虚拟机基本都采用该算法，下面会着重讲解。
5.1 算法思路
- 根据 对象存活周期的不同 将
Java堆内存 分为：新生代 & 老年代 。分配比例如下：
- 根据 两块区域特点 选择 对应的垃圾收集算法（即上面介绍的算法），具体细节请看下图
5.2 具体存储过程
- 新建的对象 一般会被优先分配到新生代的
Eden区、From Survivor区
- 大对象（如很长的字符串以及数组）会直接分配到老年代，这是为了避免在
Eden区 和Survivor区之间发生大量的内存复制（因为新生代会采用复制算法进行垃圾收集）
- 这些对象经过第一次
Minor GC后，若仍然存活，将会被移到To Survivor区
一次清理掉
Eden、From Survivor区域
- 在
To Survivor区每经过一轮Minor GC，该对象的年龄就+1 - 当对象年龄达到一定时(阈值默认=15)，就会被移动到老年代。
- 即新生代的对象在存活一定时间后，会被移动存储到老年代区域。
- 还有一种 新生代对象被移懂到老年代区域 的情况是：动态对象年龄判定。即如果在
Survivor区中 所有相同年龄对象的大小总和 大于
Survivor区内存大小一半时，所有大于或等于该年龄的对象都会直接进入老年代。
特别注意
From Survivor 和 To Survivor之间会经常互换角色。
每次发生GC时，把
Eden区和From Survivor区中 存活且没超过年龄阈值的对象 复制到To Survivor区中（此时To Survivor变成了From Survivor），然后From Survivor清空（此时From Survivor变成了To Survivor）
5.2 优点
效率高、空间利用率高
根据不同区域特点 选择 不同的垃圾收集算法
5.3 应用场景
现在主流的虚拟机基本都采用 分代收集算法 ，即根据不同区域特点选择不同垃圾收集算法。
- 新生代 区域：采用 复制算法
- 老年代 区域：采用 标记-清除 算法、标记 - 整理 算法
6. 总结
用一张图总结上述4个垃圾收集算法
接下来我会对Java虚拟机（JVM）进行详细的分析，欢迎关注Carson_Ho的简书，不定期分享关于安卓开发的干货，追求短、平、快，但却不缺深度。
请点赞！因为你的鼓励是我写作的最大动力！
Carson带你学JVM系列文章，具体如下：
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的JVM学习指南
Carson带你学JVM：图文解析Java虚拟机内存结构
Carson带你学JVM：Java对象的创建、内存布局 & 访问定位全过程解析
Carson带你学JVM：Java对象如何判断存活原则-引用计数法 & 引用链法
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的垃圾收集算法（GC）讲解攻略
Carson带你学JVM：常见的垃圾收集器学习指南
Carson带你学JVM：类加载的全过程解析
Carson带你学JVM：你真的了解类加载器吗？（含双亲委派模型）
Carson带你学JVM：方法分派模型-静态分派、动态分派
