Java 垃圾回收算法

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目录

前言

一、垃圾的确定

二、回收算法

1.标记清除算法

2.标记整理算法

3.复制算法

4.分代收集算法

总结

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前言

JVM的垃圾回收机制帮助java程序员管理内存，提高了开发效率，而理解垃圾回收机制可以帮助我们提高代码质量，提升自己的硬实力。

一、垃圾的确定

既然我们要回收垃圾，那么jvm是怎么判断一个对象是否属于可回收的对象呢？

答案显然：如果一个对象将来不会被使用，那也没有存在的必要了

确定垃圾的常见方法有以下两种：

1. 引用计数法：在 *java*中，要操作一个对象都是通过引用来实现的，因此我们可以通过该对象的引用次数来判断对象是否可回收。但是这样会引出一个问题，我们看下面的代码：

   public class Main {
       static class Person {
           private Person friend;
           
           public void setFriend(Person friend) {
               this.friend = friend;
           }
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           Person person1 = new Person();
           Person person2 = new Person();
   
           person1.setFriend(person2);
           person2.setFriend(person1);
   
           // 此时person1和person2相互引用，导致循环引用
       }
   }
   

    如此，person1和person2对象将不能被回收，这就是引用计数法在循环引用问题上的缺陷。如果有大量的循环引用将会导致内存泄漏问题。
2. 可达性分析：从根节点GC root 出发，不断向下搜索，如果一个对象不能通过该根节点遍历到，说明这是一个可回收对象，即不可达。但是java不会立即回收该对象，而是经过两次该操作如果发现仍不可达，则回收。

二、回收算法

1.标记清除算法

该算法顾名思义，首先遍历内存空间，标记需要回收的对象，然后清除这些对象。但是这样做会导致一些问题：

回收前：

回收后：

我们发现，通过该算法回收后会有大量的碎片空间，此时如果有一个占用内存比较大的对象，这些碎片化的空间该如何存放？

为了应对此问题，于是有了下面这种算法：

2.标记整理算法

该算法在标记完成之后不是立即回收被标记对象，而是将存活对象都移至一个角落，这样剩余的可用空间就是一个连续的空间了。

3.复制算法

将内存划分为两个部分（区域一和区域二），所有存活的对象每次都只会存在一个区域内。

假设此时创建了一批对象，将他们都存放到区域一内，经过一段时间后，垃圾回收器对该区域进行垃圾回收，此时存活下来的对象都移至区域二，如此反复进行。

为什么要这么做呢？我们发现标记整理算法在对存活对象进行移动时比较耗费资源，因此我们直接采用整体复制的方法减少开销。

但是复制算法有一个缺陷，那就是每次的可用空间只有原来的一半了。

4.分代收集算法

目前大部分JVM采用当前算法，核心思想是根据每一块内存区域的特点使用不同的垃圾回收算法，实现效率的最大化。

众所周知，java对象都是存放在堆内存中，而堆内存又划分为新生代和老年代（空间比例大概1：3）。

刚开始创建的对象都会被放入新生代（大对象除外），经过多次垃圾回收，每次回收年龄+1，如果存活年龄大于15，则进入老年代，老年代区一般不会进行垃圾回收（除非内存实在是不够了，快要出现OOM了）。

新生代采用的是复制算法：

新生代又分为 一个Eden区和两个Survivor区。总有一个Survivor区处于空闲状态（都是可用空间），每次进行垃圾扫描，存活下来的对象都会被移至 空闲的Survivor区域。

在Java中，老年代通常使用标记-清除（Mark-Sweep）算法和标记-压缩（Mark-Compact）算法来回收垃圾。这两种算法通常会结合使用，具体的回收策略还取决于具体的垃圾收集器。标记-清除算法会先标记出所有需要回收的对象，然后再清除这些对象，但这可能会导致内存碎片问题。标记-压缩算法则会在清除对象之后，将存活的对象向一端移动，从而减少内存碎片化。

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总结

总的来说，Java的垃圾回收算法经过不断的优化和改进，采用了多种算法相结合的方式，以提高回收效率和减少内存碎片。分代回收算法是其中比较重要的一种，能够有效提升垃圾回收的效率。