JVM_08_垃圾回收算法的清除阶段

当成功区分出内存中存活对象和死亡对象后，GC接下来的任务就是执行垃圾回收，释放掉无用对象所占用的内存空间，以便有足够的可用内存空间为新对象分配内存。
目前在JVM中比较常见的三种垃圾收集算法是标记一清除算法( Mark-Sweep)、复制算法(Copying)、标记一压缩算法(Mark-Compact )

标记-清除算法----------对象分配内存对应空闲列表

执行过程:
当堆中的有效内存空间(available memory) 被耗尽的时候，就会停止整个程序(也被称为stop thet world)，然后进行两项工作，第1项则是标记，第二项则是清除。

●标记：Collector从引用根节点开始遍历，标记所有被引用的对象。一般是在对象的Header中记录为可达对象，不是不可达的对象。
●清除：Collector对堆 内存从头到尾进行线性的遍历，如果发现某个对象在其Header中没有标记为可达对象，则将其回收。

缺点

➢效率不算高；
➢在进行GC的时候，需要停止整个应用程序，导致用户体验差；
➢这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，产生内存碎片。需要维护一个空闲列表。

注意：清除是什么？

➢这里所谓的清除并不是真的置空，而是把需要清除的对象地址保存在空闲的地址列表里。下次有新对象需要加载时，判断垃圾的位置空间是否够，如果够，就存放。

复制算法------------对象内存分配对应指针碰撞

将活着的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时将正在使用的内存中的存活对象复制到未被使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，最后完成垃圾回收。

 

优点：

●没有标记和清除过程，实现简单，运行高效复制过去以后保证空间的连续性，不会出现“碎片”问题。

缺点:

●此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍的内存空间。
●对于G1这种分拆成为大量region的GC，复制而不是移动，意味着GC需要维护region之间对象引用关系，不管是内存占用或者时间开销也不小。

特别的:

●如果系统中的垃圾对象很多，复制算法需要复制的存活对象数量并不会太大，或者说非常低才行。

即特别适合垃圾对象很多,存活对象很少的场景；例如：Young区的Survivor0和Survivor1区（在新生代，对常规应用的垃圾回收，一次通常可以回收70号- 99号的内存空间。回收性价比很高。所以现在的商业虚拟机都是用这种收集算法回收新生代。）

 标记压缩算法

执行过程：

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
第二阶段将所有的存活对象压缩到内存的一端，按顺序排放。
之后，清理边界外所有的空间。

和标记-清除算法的区别：二者的本质差异在于标记-清除算法是一种非移动式的回收算法，标记-压缩是移动式的。是否移动回收后的存活对象是一项优缺点并存的风险决策。

优点:

●消除了标记-清除算法当中，内存区域分散的缺点，我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可。
●消除了复制算法当中，内存减半的高额代价。

缺点:

●从效率上来说，标记-整理算法要低于复制算法。
●移动对象的同时，如果对象被其他对象引用，则还需要调整引用的地址。
●移动过程中，需要全程暂停用户应用程序。即：STW

小结这三种算法

表格对比三种算法

 分代收集算法

目前几乎所有的GC都是采用分代收集(Generational Collecting) 算法执行垃圾回收的。
在HotSpot中，基于分代的概念，GC所使用的内存回收算法必须结合年轻代和老年代各自的特点。
●年轻代(Young Gen)
年轻代特点：区域相对老年代较小，对象生命周期短、存活率低，回收频繁。
这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对象大小有关，因此很适用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。
●老年代(Tenured Gen)
老年代特点：区域较大，对象生命周期长、存活率高，回收不及年轻代频繁。
这种情况存在大量存活率高的对象，复制算法明显变得不合适。一般是由标记-清除或者是标记-清除与标记-整理的混合实现。

以HotSpot中的CMS回收器为例，CMS是基于Mark-Sweep实现的，对于对象的回收效率很高。而对于碎片问题，CMS采用基于Mark-Compact算法的Serial 0ld回收器作为补偿措施：当内存回收不佳(碎片导致的Concurrent ModeFailure时)，将采用Serial 0ld执行Full GC以达到对老年代内存的整理。

分代的思想被现有的虚拟机厂泛使用。几乎所有的垃圾回收器都区分新生代和老年代。

增量收集算法

上述现有的算法，在垃圾回收过程中，应用软件将处于一种Stop the World的状态。在Stop the World 状态下，应用程序所有的线程都会挂起，暂停一切正常的工作，等待垃圾回收的完成。如果垃圾回收时间过长，应用程序会被挂起很久，将严重影响用户体验或者系统的稳定性。为了解决这个问题，即对实时垃圾收集算法的研究直接导致了增量收集(Incremental Collecting) 算法的诞生。
基本思想
如果一次性将所有的垃圾进行处理，需要造成系统长时间的停顿，那么就可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替执行。每次，垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，接着切换到应用程序线程。依次反复，直到垃圾收集完成。
总的来说，增量收集算法的基础仍是传统的标记-清除和复制算法。增量收集算法通过对线程间冲突的妥善处理，允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记、清理或复制工作。

即并发地执行

缺点：
使用这种方式，由于在垃圾回收过程中，间断性地还执行了应用程序代码，所以能减少系统的停顿时间。但是，因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降。