一起学习GC算法（图文详解）

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吾等采石之人，应怀大教堂之心，愿你们奔赴在各自的热爱中…

一、文章序言

GC（Garbage Collection)：JAVA/.NET中的垃圾回收器。Java是由C++发展来的。它摈弃了C++中一些繁琐容易出错的东西。其中有一条就是这个GC。

Java语言的一个显著优点就是引入垃圾回收机制，在一定程度上解决了内存管理的问题。

垃圾回收可以有效的防止内存泄露，有效的使用空闲的内存；

垃圾回收机制的原理是什么呢？

其实垃圾回收机制的原理就是利用一些算法进行内存的管理，从而有效的防止内存泄漏、有效的利用空闲空间（内存空间）。

二、GC算法

Java语言规范没有明确的说明JVM 使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情：

1、找到无用的对象；

2、回收将无用对象占用的内存空间。使该空间可被程序再次使用；

找到回收对象---->何时回收---->如何回收---->释放

如何找到这些无用的对象呢？

1、计数法（Reference Counting Collector）

给对象添加一个计数器，如果被引用则计数器加一；如果引用释放，计数器减一。当计数器为零时，代表该对象没有被引用那就需要回收了。

如果两个对象互相引用怎么办？比如A引用了B，B又引用了A，A.reference=B;B.reference=A，那就无法释放。因此该算法未被采用。

这个方法Java没有采用，但是Python用的是这种算法。

2.根搜索算法

（可达性分析）设立若干种根对象，当任何一个根对象到某一个对象都无法可达时，那么这个对象就是可回收的。

如上图右侧白色部分则为根无法到达，即会被判断为垃圾回收对象

在JAVA语言中，可以当做GC roots的对象有以下几种：

1、虚拟机栈中的引用的对象。

2、方法区中的类静态属性引用的对象。

3、方法区中的常量引用的对象。

4、本地方法栈中JNI的引用的对象。

第一和第四种都是指的方法的本地变量表，第二种表达的意思比较清晰，第三种主要指的是声明为final的常量值。

常见的GC算法？

1、copying算法(Compacting Collector)

简单的说就是：先找传不可回收的对象，将这些对象放一边，然后将可以回收的对象一起扫走！

复制算法将内存划分为两个区间，在任意时间点，所有动态分配的对象都只能分配在其中一个区间（称为活动区间），而另外一个区间（称为空闲区间）则是空闲的。

当有效内存空间耗尽时，JVM将暂停程序运行，开启复制算法GC线程。接下来GC线程会将活动区间内的存活对象，全部复制到空闲区间，且严格按照内存地址依次排列，与此同时，GC线程将更新存活对象的内存引用地址指向新的内存地址。

复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须要克服50%内存的浪费。

2、标记-清除算法。

标记-清除算法采用从根集合进行扫描，对存活的对象对象标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的对象，进行回收，如图所示。

标记-清除算法不需要进行对象的移动，并且仅对不存活的对象进行处理，在存活对象比较多的情况下极为高效，但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象，因此会造成内存碎片。

这样坏处是会产生很懂不连续的内存碎片，比如你要找一个4K存储，当前一个小方格1K的存储，如果找不到再会触发一次GC！

总结：先标记----再清除

3、标记-整理算法

标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记，但在清除时不同，在回收不存活的对象占用的空间后，会将所有的存活对象往左端空闲空间移动，并更新对应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上，又进行了对象的移动，因此成本更高，但是却解决了内存碎片的问题

总结：先标记----再清除----再整理

4、generation算法(Generational Collector)

分代回收算法：其实我们要了解大部分对象都是朝生夕死（90%）

分代的垃圾回收策略，是基于这样一个事实：不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法，以便提高回收效率。

拓展ps：
①Eden区（80%）和两块Survivor区（10%），堆中新生代和老年代占比1:2
②每次使用Eden和一块Survivor，回收时，将存活的对象一次性复制到另一块Survivor上，如果另一块Survivor空间不足，则使用分配担保机制存入老年代，什么时候从Survivor进入老年代，视垃圾回收器类型而定。

过程：将堆分为新生代和老年代，根据区域特点选用不同的收集算法，如果新生代朝生夕死，则采用复制算法，老年代采用标记清除，或标记整理

三、拓展小结

最后我用思维导图总结一下本篇文章，我们一起回顾一下是否还记得相关重点！

具体的每一个算法的优缺点都在图中，如有问题欢迎沟通交流！

拓展小结：关于根搜索算法小结

1、根搜索算法解决的是垃圾搜集的基本问题，也是最关键的问题，就是哪些对象可以被回收;

2、垃圾收集显然还需要解决什么时候回收、以及如何回收;

3、在根搜索算法的基础上，现代虚拟机的实现当中，垃圾搜集的算法主要有三种，分别是标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法，这三种算法都扩充了根搜索算法;

本文只是简单的介绍GC，还有更多的关于虚拟机调优的相关问题值得我们探索和学习！

The best investment is to invest in yourself.

2020.09.20 愿你们奔赴在自己的热爱里！

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