JVM垃圾回收机制和常见算法

   在探讨Java垃圾回收机制之前，我们首先应该记住一个单词：Stop-the-World。Stop-the-world意味着 JVM由于要执行GC而停止了应用程序的执行，并且这种情形会在任何一种GC算法中发生。当Stop-the-world发生时，除了GC所需的线程以外，所有线程都处于等待状态直到GC任务完成。事实上，GC优化很多时候就是指减少Stop-the-world发生的时间，从而使系统具有高吞吐 、低停顿的特点。

垃圾回收机制

   垃圾回收机制是由垃圾回收器Garbage Collection来实现的。GC是后台的守护进程，其特别之处在于它是一个低优先级进程，但是可以根据内存使用情况动态的调整它的优先级，而且这个服务不是我们启动的而是自动启动的。因此，它在内存中低到一定程度时，才会自动运行，从而实现对内存的回收，这就是垃圾回收时间不确定的原因。

   程序运行期间，所有对象实例存储在运行时数据区域的堆内存中，当一个对象不再被引用（使用），它就需要被回收。在GC过程中，不需要被使用的对象从堆内存中回收，这样就会有空间被循环利用。

   可作为GC Roots的节点主要在全局性的引用（例如常量或类静态属性）与执行上下文（例如栈帧中的本地变量表）

1 引用计数法

   为对象A增加一个引用计数器，用于记录被引用的次数。如果有对象对A进行引用，那么A的引用计数器就+1，当引用失效时，A的引用计数器-1。垃圾回收时，只回收计数器为0的对象。

   特点：简单但是速度很慢，缺陷是不能处理循环引用的情况。
   实时性高，不需要等到内存不足时，才开始回收。

2 标记-清除法

   标记清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段：

• 标记：从跟节点开始标记引用的对象；
• 清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象，可以被清理。

   可以看出标记清除法解决了引用计数法的循环引用问题，从根节点不可达的对象都会被回收。

   缺陷：

   1、效率问题。标记和清除两个过程的效率都不高

   2、空间问题。标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的、连续的内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

3 复制算法

   为了解决效率问题，它将可用的内存按照容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间清理掉。这样使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况。只要移动堆指针，按照顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。

   缺陷：这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半。

4 标记-整理算法

   标记过程仍然与”标记-清除”算法一样，但是后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

5 分代收集算法

   根据对象的存活周期的不同，将内存划分为几块。一般是把java堆分成新生代和老年代，这样就可以根绝各个年代的特点采取最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾回收时都发现大批对象的死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高，没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用”标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。