垃圾回收(GC)

垃圾的定义:运行程序中没有任何指针指向的对象

垃圾回收相关算法

• 垃圾标记阶段算法(对象存活判断,对象死亡定义:不再被任何存活对象继续引用时,就宣布死亡)

算法名称	算法详情	优点	缺点
引用计数算法(Reference Counting)	java并没有采用该算法,对每一个对象保存一个整数的引用计数器属性,用于记录对象被引用的情况	实现简单,垃圾对象便于标识,判断效率高,回收没有延迟性	存储计数器,增加内存开销,每次赋值都需增减,增加了时间开销,无法处理循环引用的情况
可达性分析算法(Tracing Garbage Collection 根搜索算法,追踪性垃圾收集)	以根对象集合(GC Roots)为起点,按照从上至下的方式搜索跟对象集合所连接的目标对象是否可达,搜索所走过的路径为引用链(Reference Chain),如果没有任何应用链相连,则是不可达,可标记为垃圾对象	实现简单,垃圾对象便于标识,判断效率高,解决了循环引用

• 垃圾清除阶段算法

算法名称	算法详情	优点	缺点
标记-清除算法(Mark-Sweep)	堆中可用内存不足,停止整个程序(stop the world),然后标记从引用根节点开始遍历,收集器标记所有引用的对象,在header中记录为可达对象,收集器对堆内存从头到尾进行线性遍历,发现对象Header中没有标记为可达对象的,将其回收	基础常见	效率不高,发生stw,内存不连续,且维护空闲列表
复制算法(Copying)	将活着的内存空间分为两块,每次只使用其中的一块，在垃圾回收时将正在使用的内存中的对象（活着的对象）复制到未使用的内存块中,之后清除正在使用的内存块中的所有对象（活着的对象+垃圾对象）,交换两个内存的角色,最后完成垃圾回收	没有清除标记步奏更高效,复制对象保证空间连续性	需要更大的内存空间,空间浪费,G1垃圾回收器指针引用关系内存占用以及时间开销大
标记-压缩算法(Mark-Compact)	第一阶段和标记清除算法一样,从根节点开始标记所有被引用对象,第二阶段将所有存活对象压缩到内存的一端,按顺序排放,之后清除边界外所有的空间	消除标记-清除算法中内存碎片的问题,消除了复制算法的内存double开销	效率低于复制算法,移动对象被其他引用,则还需要调整引用,stw事件
分代收集算法(Generational Collecting)	结合分代在各个代上使用上述三种算法
增量收集算法(Incremental Collecting)	垃圾收集线程和引用线程交替执行,每次只收集一小片区域的内存空间,接着切换到应用线程交替执行,以此反复,直到垃圾全部收集完成	任然是以标记-清除和复制算法为基础,清除stw事件	线程切换和上下文切换的消耗,系统吞吐量下降
分区算法(Incremental Collecting)	堆空间划分为多个小块,根绝目标的停顿事件,合理的回收若干个小区间,从而减少gc的停顿

垃圾回收器

垃圾回收器分类

分类	详情
按线程分	串行垃圾回收器(Serial(新生代),Serial Old(老年代)),并行垃圾回收器(ParNew(新生代),Parallel Scavenge(新生代),Parallel Old(老年代))
按工作模式分	并发式垃圾回收器(CMS(老年代),G1(整堆收集器)),独占式垃圾回收器(stw)
按碎片处理方式分	压缩式垃圾回收器,非压缩式垃圾回收器
按工作的内存区间分	年轻代垃圾回收器,老年代垃圾回收器

经典回收器详情

垃圾器	详情	优势
Serial	最基本历史最悠久的垃圾回收器,jdk1.3之前回收新生代的唯一选择,作为HotSpot中client模式下的默认新生代垃圾收集器,采用了复制算法,串行回收和stw机制的方式执行内存回收	单线程下简单而高效
Serial Old	老年代垃圾回收,同样采用串行回收和stw机制,回收内存算法用的是标记-压缩算法,client模式下的默认老年代垃圾收集器,server模式下,可与新生代的Parallel Scavenge配合使用,也可作为CMS收集器的后备垃圾收集方案	单线程下简单而高效
ParNew	与Serial几乎没有差别,同样采用了复制算法,并行回收和stw机制的方式执行内存回收 ,除了Serial,目前只有ParNew能与CMS收集器配合工作	多cpu下比Serial高效
Parallel Scavenge	与ParNew几乎没有差别,同样采用了复制算法,并行回收和stw机制的方式执行内存回收 ,可控制的吞吐量(吞吐量优先),自适应调节策略	多cpu下比Serial高效
Parallel Old	替代Serial Old收集器,采用了标记-压缩算法,并行回收和stw机制的方式执行内存回收	多cpu下比Serial高效
CMS(Concurrent-Mark-Sweep)	采用了标记-清除算法，真正意义的并行回收和stw机制的方式执行内存回收	垃圾回收线程与用户线程同时工作，停顿时间短，响应速度块，低延迟
G1（Garbage First）	作为jdk9 的默认垃圾回收器，取代CMS以及Parallel +Parallel Old的组合，G1将内存划分未一个个的region,内存回收以region为基本单位，region之间采用的是复制算法，整体上可看作标记压缩算法，避免内存碎片化	并行并发，分代收集，空间整合，可预测停顿模型，G1的内存占用以及执行负载都比CMS高，在小内存应用上CMS的表现大概率由于G1,G1在大内存应用上具有优势，平衡点在6-8G之间