GC

今天，我们来探讨一下JVM里面的GC算法吧，这也是JAVA用户所不能避开的问题。

JAVA相比之C++的一大的区别是，JAVA能够基于JVM对内存进行自动的分配与释放，而不像C++一样需要工程师手动的注意各个变量的内存分配以及释放，时时刻刻得小心是否已经造成了内存泄漏这些问题，比较麻烦。

那么，到底会有哪几种GC算法呢？我们就按照一个时间层层递进的顺序来大致了解一下吧。

引用计数法

引用计数法是最经典最古老的一种垃圾收集方法。

引用计数法的基本思路是：对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就会+1，反之，当引用失效时，引用计数器就-1.只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能在被使用，此时可以被回收了。

实现也是比较简单的，就是为每一个对象创建一个整型的计数器即可。但是，这个方法有个致命缺点，那就是它无法处理循环引用的问题。因此，JAVA的垃圾回收器中，没有采用这种算法。

而所谓的循环引用是，有两个对象A和B，A对象中含有B的引用，B对象含有A的引用，此时，A和B的引用计数器的值都不是0，但是在系统中，又没有第三个对象引用了A或B，此时，A和B应该是被回收的对象，是垃圾对象，但是由于垃圾对象之间相互引用，从而是垃圾回收器无法识别，引发内存泄漏。

标记-清除算法(Mark-Sweep)

既然引用计数法有着缺陷，那么我们就换个思路，给每一个还存活的对象进行标记，而没有标记的就是垃圾对象，这样就很方便于垃圾回收器回收清除垃圾对象了。也就是说，标记-清除算法将垃圾回收分为标记、清除两个阶段。

其基本思路是：在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。然后在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

但是，标记-清除算法最大的问题是内存空间碎片化的问题。回收后的内存空间是不连续的。在对象的堆空间分配过程中，尤其是大对象的内存分配，不连续的内存空间的效率要低于连续的空间。

复制算法

复制算法，算是从标记-清除算法中演变而来的一种算法。

首先，我们知道现在JVM中的JAVA堆大体分为三个区，分别是年轻代（YYoung Generation）、年老代（Old Generation），以及持久代（Permanent Generation）。在年轻代中又有一个Eden区，两个Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个）。而我们的复制算法便是使用在这两个Survivor区之间的。

接着，我们假定在这个年轻代中，只有两个Survivor区，每次只使用其中的一个Survivor区。好，那么我们把这两个Survivor区命名为S1和S2。假设这次只使用S1区。

在S1中使用标记-清除算法，对还存活的对象进行标记，然后将被标记的还存活的对象复制到S2中，最后清除S1中所有的对象。这样便做到了防止内存碎片化的情况发生。

那么总结一下，复制算法的基本思路是：将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中的一块，在垃圾回收的时候，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块之中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象。然后交换两个内存块的角色，完成垃圾回收。

优点是：

1、高效。在系统中垃圾对象较多的时候，也就是真正需要垃圾回收的时候，复制算法需要复制的存活对象并不多，所以复制算法的效率很高。

2、确保回收后的内存空间没有碎片。

缺点是，需要将系统的内存空间折半。

另外，在垃圾回收的时候，eden空间中的存活对象会被复制到未使用的survivor空间中，正在使用的survivor空间中的年轻对象也会被复制到未使用的survivor中（大对象，或者年老对象会直接进入年老代，如果未使用的survivor空间已满，则对象也会直接进入年老代）。

标记-压缩算法(Mark-Compact)

我们知道，复制算法的高效性是建立在存活对象少、垃圾对象很多的前提下。这种情况在年轻代是经常发生的，但是在年老代，更常见的是大部分对象是存活对象，如果依然使用复制算法的话，由于存活对象较多，复制成本便变得很大。

而标记-压缩算法正是一种年老代的回收算法。

标记-压缩算法是在标记-清除算法上进行改进过后的算法。基本思路是：首先跟标记-清除算法一样，需要从根结点开始，对所有可达的对象进行标记，之后，不是简单的清除，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端，接着才是清除边界以外的所有的内存空间。

这样，既避免了内存的碎片化，也不需要两块相同的内存空间。性价比较高。

增量算法

增量算法是专门对垃圾回收时Stop the World状态的一种优化算法。

对于大部分的垃圾回收算法来说，在垃圾回收的过程中，软件会处于一种Stop the World 的状态。在这个状态下，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长时间，将会严重影响用户体验和系统的稳定性。

而增量算法的基本思路是：如果一次性的将所有的垃圾进行处理，需要造成系统长时间的停顿暂停，那么可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替执行。这样，每次垃圾回收只收集一小片区域的内存空间，接着又切换到应用程序线程。以此反复，知道垃圾回收完成。这样，便可以减少系统的停顿时间。

缺点是，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。

后记

这些便是一些简单的GC算法了。如若有错，还请斧正。多谢。