JVM认识之垃圾收集算法

一、标记-清除算法

1、定义

标记-清除算法是最基础的垃圾收集算法。它分为标记和清除两个阶段。先标记出所有需要回收的对象（即垃圾），在标记完成后再统一回收所有垃圾对象。

2、优点和缺点

优点：实现简单
缺点：
- 可能会产生内存碎片，导致内存分配效率降低，影响程序的性能。
- 标记和清除阶段需要暂停程序的执行，造成一定的延迟。

二、复制算法

1、定义

复制算法，它把可用内存按容量分为大小相等的两块，每次只用其中的一块。当这一块的内存用完了，则会把存活的对象复制到另外的一块上，然后把已使用的内存空间一次清理掉。

2、优点和缺点

优点：
- 实现简单，运行高效；
- 由于是对整个内存半区进行垃圾回收，所以不需要考虑内存碎片问题。
缺点：
- 由于算法代价是把可用内存缩小为原来的一半，所以该算法的内存利用率较低；
- 对象存活率高时，由于需要进行较多的复制操作，效率会变低。

3、应用

新生代的垃圾回收

把新生代（默认）按8:1:1划分。Eden区有一块，该块占8份；Survior有2块，每块占1份。每次只使用Eden区和其中一块Survior区。当Eden区满了时，会触发Minor GC。Minor GC过程是把Eden区和Survior区的存活对象复制到剩下的一块Survior区，然后一次性清理掉Eden区和之前Survior区的已使用空间。其中，若剩下的那一块Survior区没有足够的连续空间容纳Eden区和已使用Survior区的存活对象，且有老年代进行内存担保，则通过内存担保机制进入老年代。

三、标记-整理算法

1、定义

标记-整理算法，它主要分为标记和整理两个阶段。标记阶段和标记-清除阶段相同，都是标记出垃圾对象。而整理阶段是先把所有存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界外的内存。

2、优点和缺点

优点：
- 解决内存碎片问题，提高堆的内存利用率。
缺点：
- 由于需要标记所有存活对象并整理所有存活对象的引用地址，所以效率比较低；
- 在移动过程中，若移动对象被其中对象引用，则还需要调整引用地址，这可能导致程序暂停。

3、应用

老年代垃圾回收

四、增量收集算法

1、定义

若一次性收集JVM中所有的垃圾，则可能会造成程序长时间的停顿。而增量收集算法可以让垃圾回收线程和程序线程交替执行。每次垃圾回收线程只回收一小片区域的内存空间，接着切换到程序线程，依次反复，直到垃圾回收完成。

2、优点和缺点

优点：减少系统停顿时间。
缺点：由于线程切换造成垃圾回收成本上升且系统吞吐量下降。

3、应用

CMS收集器

五、分代收集算法

1、定义

分代收集算法是根据对象的存活周期不同把内存空间划分为几块。一般把JVM堆划分为新时代和老年代，然后根据各个年代的特点使用适当的垃圾回收算法。由于新生代中的对象大部分存活周期短，则可以选用复制算法，只需要进行少量复制成本就可以回收垃圾。而老年代中的对象存活率高，且没有额外空间进行内存担保，则需要选择标记-清除算法或者标记-整理算法进行垃圾回收。