JVM 垃圾回收算法

Posted by 李小武 on September 19, 2011

在说垃圾回收算法之前,先谈谈JVM怎样确定哪些对象是“垃圾”。

1.引用计数器算法:

引用计数器算法是给每个对象设置一个计数器,当有地方引用这个对象的时候,计数器+1 ,当引用失效的时候,计数器 -1 ,当计数器为 0 的时候, JVM 就认为对象不再被使用,是“垃圾”了。

引用计数器实现简单,效率高;但是不能解决循环引用问问题(A 对象引用 B 对象, B 对象又引用 A 对象,但是 A,B 对象已不被任何其他对象引用),同时每次计数器的增加和减少都带来了很多额外的开销,所以在 JDK1.1 之后,这个算法已经不再使用了。

2.根搜索方法:

根搜索方法是通过一些“GCRoots ”对象作为起点,从这些节点开始往下搜索,搜索通过的路径成为引用链( ReferenceChain ),当一个对象没有被 GCRoots 的引用链连接的时候,说明这个对象是不可用的。 GCRoots对象包括:

a)虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象。
b)方法区域中的类静态属性引用的对象。
c)方法区域中常量引用的对象。
d)本地方法栈中JNI ( Native 方法)的引用的对象。

了解了JVM 是怎么确定对象是“垃圾”之后,进入正题,让我们来看看垃圾回收的算法。

1.标记—清除算法(Mark-Sweep )

标记—清除算法包括两个阶段:“标记”和“清除”。在标记阶段,确定所有要回收的对象,并做标记。清除阶段紧随标记阶段,将标记阶段确定不可用的对象清除。

标记—清除算法是基础的收集算法,标记和清除阶段的效率不高,而且清除后回产生大量的不连续空间,这样当程序需要分配大内存对象时,可能无法找到足够的连续空间。

垃圾回收前:

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垃圾回收后:

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绿色:存活对象红色:可回收对象白色:未使用空间

2.复制算法(Copying )

复制算法是把内存分成大小相等的两块,每次使用其中一块,当垃圾回收的时候,把存活的对象复制到另一块上,然后把这块内存整个清理掉。

复制算法实现简单,运行效率高,但是由于每次只能使用其中的一半,造成内存的利用率不高。现在的JVM 用复制方法收集新生代,由于新生代中大部分对象( 98% )都是朝生夕死的,所以两块内存的比例不是 1:1( 大概是 8:1) 。

垃圾回收前:

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垃圾回收后:

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绿色:存活对象红色:可回收对象白色:未使用空间

3.标记—整理算法(Mark-Compact )

标记—整理算法和标记—清除算法一样,但是标记—整理算法不是把存活对象复制到另一块内存,而是把存活对象往内存的一端移动,然后直接回收边界以外的内存。

标记—整理算法提高了内存的利用率,并且它适合在收集对象存活时间较长的老年代。

垃圾回收前:

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垃圾回收后:

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绿色:存活对象红色:可回收对象白色:未使用空间

4.分代收集(GenerationalCollection )

分代收集是根据对象的存活时间把内存分为新生代和老年代,根据个代对象的存活特点,每个代采用不同的垃圾回收算法。新生代采用标记—复制算法,老年代采用标记—整理算法。

垃圾算法的实现涉及大量的程序细节,而且不同的虚拟机平台实现的方法也各不相同。上面介绍的只不过是基本思想。