四种GC算法

四种GC算法

• 1. 引入计数算法
• • 1.1 算法思想
  • 1.2 核心思想
  • 1.3 优点
  • 1.4 缺点
• 2. 标记-清除算法
• • 2.1 算法思想
  • 2.2 优点
  • 2.3 缺点
• 3. 标记-整理算法
• • 3.1 算法思想
  • 3.2 优点
  • 3.3 缺点
  • 3.4 案例
• 4. 复制算法
• • 4.1 算法思想
  • 4.2 优点
  • 4.3 缺点
• 5. 总结

1. 引入计数算法

1.1 算法思想

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每个对象在创建的时候，就给这个对象绑定一个计数器。每当有一个引用指向该对象时，计数器加一；每当一个指向它的引用被删除时，计数器减一。这样，当没有引用指向该对象时，该对象死亡，计数器为0；这时就应该对这个对象进行垃圾回收操作（一般不是一个对象被引用的次数为0了就立即释放，出于效率考虑，系统总是会等一批对象一起处理，这样更加高效）

1.2 核心思想

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为每个对象额外存储一个计数器RC，根据RC的值来判断对象是否死亡，从而判断是否执行GC操作

1.3 优点

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1. 简单
2. 计算代价分散
3. “幽灵时间”短（幽灵时间是指对象死亡到回收的这段时间，处于幽灵状态）

1.4 缺点

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1. 不全面（容易漏掉循环引用的对象）
2. 并发支持较弱
3. 占用额外内存空间
4. 循环依赖的对象没办法回收（A对象引用B对象，B对象引用A对象，计数器始终不为零）

2. 标记-清除算法

2.1 算法思想

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为每个对象存储一个标志位，记录对象的状态（存活或者死亡）。分为两个阶段，一个是标记阶段，这个阶段内，为每个对象更新标志位，检查对象是否死亡；第二个阶段是清除阶段，该阶段对死亡的对象进行清除，执行GC操作。
标记清除算法最重要的优点，就是解决了引用计数的循环引用而导致内存泄露的问题，因为只标记可达的对象，如果一系列对象形成了环，但这个环上的所有对象都是不可达的，那么在引用跟踪的活着对象集合里就不包括环，环上的对象都属于不可达对象，都会被清除。

2.2 优点

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1. 最大的优点是，相比于引用计数法，标记-清除算法中每个活着的对象的引用只需要找到一个即可，找到一个就可以判断它为活的。
2. 此外，这个算法相比于引用计数法更全面，在指针操作上也没有太多的花销。更重要的是，这个算法并不移动对象的位置（后面俩算法涉及到移动位置的问题）。

2.3 缺点

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1. 很长的幽灵时间，判断对象已经死亡，消耗了很多时间，这样对象死亡到对象被回收之间的时间过长。
2. 每个活着的对象都要在标记阶段遍历一遍；所有对象都要在清除阶段扫描一遍，因此算法复杂度较高。
3. 没有移动对象，导致可能出现很多碎片空间无法利用的情况。

3. 标记-整理算法

3.1 算法思想

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标记-整理法是标记-清除法的一个改进版。同样，在标记阶段，该算法也将所有对象标记为存活和死亡两种状态；不同的是，在第二个阶段，该算法并没有直接对死亡的对象进行清理，而是将所有存活的对象整理一下，放到另一处空间，然后把剩下的所有对象全部清除掉。这样就达到了标记-整理的目的。

3.2 优点

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• 该算法不会标记-清除算法那样产生大量的碎片空间

3.3 缺点

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• 如果存活的对象过多，整理阶段将会执行较多复制操作，导致算法效率降低。

3.4 案例

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上面是标记阶段，下面是整理之后的状态。可以看到，该算法不会产生大量碎片内存空间。

4. 复制算法

4.1 算法思想

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该算法将内存平均分为两部分，然后每次只使用其中的一部分，当这部分内存满的时候，将内存中所有存活的对象复制到另一个内存中，然后将之前的内存清空，只使用这部分内存，循环下去。

注意：
这个算法与标记-整理算法的区别在于，该算法不是同一个区域复制，而是将存活的对象复制到另一个区域内。

4.2 优点

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• 实现简单
• 不产生内存碎片

4.3 缺点

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• 每次运行，总有一半内存是空的，导致可使用的内存空间只有原来的一半。

5. 总结

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• 引用计数法不常用，其他三种算法在jvm上是很常见的
• JVM 的年轻代使用的是复制算法来进行垃圾回收（由于其中的存活对象比较小）
• 老年代使用的却是标记-清除算法或标记-整理算法（由于每次都只回收少量对象）

年轻代和老年代的概念：

• 新生代（Yong Gen）

  年轻代特点：区域相对老年代较小，对象生存周期短，存活率低，回收频繁。所以适合-标记-复制算法;

• 老年代（Tenured Gen）

  老年代特点：区域较大，对象生命周期长、存活率高，回收不频繁，所以更适合-标记-整理算法;