12、常用的垃圾收集算法有哪些?各自的优缺点是什么?
标记-清除算法
最基础的算法是标记-清除算法,如同它的名字一样,算法分为“标记”和“清除”两个阶段:
首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
之所以说它是最基础的收集算法,是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到的。
它的主要不足有两个:一个是效率问题,标记和清除两个过程的效率不高;另一个是空间问题,标记清除之后
会产生大量不连续的内存碎片,空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时,无法找到
足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
复制算法
为了解决效率问题,一种称为“”复制的收集算法出现了,它将可用内存按容量花费为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。
当这一块的内存用完了,就将会存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次
都是对整个半区进行内存回收,内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况,只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,
实现简单,运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半,未免太高了一点。
现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代,IBM公司的专门研究表明,新生代中的对象98%是“朝生夕死”的,
所以不需要按照1:1的比例来划分内存空间,而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间,每次
使用Eden和其中一块Survovor。当回收时,将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间上,
最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。
如果另外一块Survivor空间没有足够空间存放上一次新生代收集下来的存活对象时,这些对象将直接通过分配担保机制进入
老年代。
标记-整理算法
复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作,效率将会变低。更关键的是,如果不想浪费50%的空间,
就需要有额外的空间进行分配担保,以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况,
所以在老年代一般不能直接选用这种算法。
根据老年代的特点,有人提出了另外一种“标记-整理”算法,标记过程仍然与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接对
可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存。
分代收集算法
当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法,这种算法并没有什么新的思想,只是根据对象存活周期的不同将内存
划分为几块。一般是把Java堆分为新生代和老年代,在堆区之外还有一个代就是永久代(Permanet Generation)。
老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收,而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收,那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。
这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中,
每次垃圾收集时都发现有大批对象死去,只有少量存活,那就选用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就可以
完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法
来进行回收。