当需要排查各种内存溢出，内存泄漏等问题时，当垃圾收集成为系统达到更高并发的瓶颈时，我们有必要深入GC的原理。

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常见垃圾回收算法

在查看垃圾回收具体过程的时候，运行程序加上：
-XX:+PrintGCDetails打印详细的垃圾回收过程。

程序计数器，虚拟机栈，本地方法区是三个区域随着线程创建而创建，线程的销毁而销毁，不在垃圾回收的范围内。垃圾回收的区域主要集中在堆与方法区中。

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就加1；当引用失效的时候，计数器就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
客观说：引用计数器实现简单，判定效率也足够高，在部分情况下是一个不错的算法。但JVM并没有使用引用计数法来管理内存。

可达性分析算法

主流的商业语言(Java,C#)都是通过可达性分析来判定对象是否存活的。
算法思路：通过一系列称为GC Roots的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链，(也就是从GC Roots到这个对象不可达)，那么证明此对象是不可用的。

如图：object5,object6,object7虽然互相有关联，但他们到GC Roots是不可达的，所以他们会被判定为可回收的对象。

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Java中可作为GC Roots的对象：

• 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表引用的对象)
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象

标记-清除算法

如名字分为两个阶段：
标记：首先标记所有需要回收的对象，在标记完成之后统计回收所有被标记的对象，它的标记过程即为上面的可达性分析算法。
清除：清除所有被标记的对象

缺点：

1. 效率不足，标记和清除效率都不高
2. 空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，导致大对象分配无法找到足够的空间，提前进行垃圾回收。

复制算法

将可用的内存按容量划分为大小相等的2块，每次只用一块，当这一块的内存用完了，就将存活的对象复制到另外一块上面，然后把已使用过的内存空间一次清理掉。

缺点：

1. 将内存缩小了原本的一般，代价比较高
2. 大部分对象是“朝生夕灭”的，所以不必按照1：1的比例划分。

现在商业虚拟机采用这种算法回收新生代，但不是按1：1的比例，而是将内存区域划分为eden 空间、from 空间、to 空间 3 个部分。
其中 from 空间和 to 空间可以视为用于复制的两块大小相同、地位相等，且可进行角色互换的空间块。from 和 to 空间也称为 survivor 空间，即幸存者空间，用于存放未被回收的对象。

在垃圾回收时，eden 空间中的存活对象会被复制到未使用的 survivor 空间中 (假设是 to)，正在使用的 survivor 空间 (假设是 from) 中的年轻对象也会被复制到 to 空间中 (大对象，或者老年对象会直接进入老年带，如果 to 空间已满，则对象也会直接进入老年代)。此时，eden 空间和 from 空间中的剩余对象就是垃圾对象，可以直接清空，to 空间则存放此次回收后的存活对象。这种改进的复制算法既保证了空间的连续性，又避免了大量的内存空间浪费。

标记-压缩算法

在老年代的对象大都是存活对象，复制算法在对象存活率教高的时候，效率就会变得比较低。根据老年代的特点，有人提出了“标记-压缩算法(Mark-Compact)”

标记过程与标记-清除的标记一样，但后续不是对可回收对象进行清理，而是让所有的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

这种方法既避免了碎片的产生，又不需要两块相同的内存空间，因此，其性价比比较高。

分代收集算法

根据对象存活的周期不同将内存划分为几块，一般是把Java堆分为老年代和新生代，这样根据各个年代的特点采用适当的收集算法。

新生代每次收集都有大量对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，复制的对象数较少就可完成收集。
老年代对象存活率高，使用标记-压缩算法，以提高垃圾回收效率。

最后

限于篇幅，先介绍常见的垃圾回收算法。

参考

• 如何解决OutOfMemoryError?
• 多线程之Java内存模型（一）
• JVM 垃圾回收器工作原理及使用实例介绍
• 垃圾收集器第一部分
• JVM内存管理及垃圾回收