从对象生命周期的经验统计到垃圾回收算法

16lz 2021-01-22

前一篇提到了判断内存对象是否可回收的两种算法：Reference Counting GC、Tracing GC。

从垃圾内存的回收角度看，大部分垃圾收集器遵从了分代收集(Generational Collection)理论。其包含 3 个经验假说：

绝大多数对象都是朝生夕死
熬过越多次垃圾收集过程的对象就越难消亡
跨代引用相对于同代引用来说仅占极少数

基于以上假说

常用的收集器把 Java Heap 划分为不同的区域，根据对象熬过的回收次数，分配到不同的内存区域
绝大部分新分配的对象生存时间较短，放到一个区域
多次熬过垃圾回收的对象放到一个区域，低频回收

基于此

Java Heap 一般划分了新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation)
一般新生代分配新对象，熬过多次回收的对象移到老年代
建立 Remembered Set，把老年代划分为若干小块，标识出跨代引用的小块在新生代 GC 时被纳入 GC Roots 扫描，解决跨代引用问题

以上过程中

新生代的垃圾收集，叫：Minor GC 或 Young GC
老年代的垃圾收集，叫：Major GC 或 Old GC
新生代 + 部分老年代垃圾收集，叫：混合收集，Mixed GC
整堆 Heap + 方法区的收集，叫：Full GC

针对新生代与老年代回收垃圾内存的特点，提出了 3 种不同的算法：1、标记-清除算法(Mark-Sweep)
标记需回收对象，统一回收；或标记存活对象，回收未标记对象。

缺点：

大量对象需要标记与清除时，效率不高
标记、清除产生的大量不连续内存碎片，导致无法分配大对象

2、标记-复制算法(Mark-Copy)可用内存等分两块，使用其中一块 A，用完将存活的对象复制到另外一块 B，一次性清空 A，然后改分配新对象到 B，如此循环。

缺点：

不适合大量对象不可回收的情况，换句话说就是仅适合大量对象可回收，少量对象需复制的区域
只能使用内存容量的一半，浪费较多内存空间

3、标记-整理算法(Mark-Compact)

标记存活的对象，统一移到内存区域的一边，清空占用内存边界以外的内存。

缺点：

移动大量存活对象并更新引用，需暂停程序运行

不同的垃圾收集器，在不同的内存区域，对这 3 种算法进行了取舍与整合。

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