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标题: 【西安校区】面试题之常见的垃圾回收算法 [打印本页]
作者: 逆风TO    时间: 2020-1-7 10:25
标题: 【西安校区】面试题之常见的垃圾回收算法
前言
面试之中，很多时候会被问到常见的垃圾回收算法，以及优缺点还有使用场景。这些都是常见的问题，今天总结一篇，方便以后查阅，如果有什么出入，还请读者多多提出写问题，多谢！

什么是垃圾回收?
程序的运行必然需要申请内存资源，无效的对象资源如果不及时处理就会一直占有内存 资源，终将导致内存溢出，所以对内存资源的管理是非常重要了。

常见的垃圾回收算法
常见的垃圾回收算法有：引用计数法、标记清除法、标记压缩法、复制算法、分代算法 等。

引用计数法
原理
假设有一个对象A，任何一个对象对A的引用，那么对象A的引用计数器+1，当引用失败 时，对象A的引用计数器就-1，如果对象A的计数器的值为0，就说明对象A没有引用了， 可以被回收。

优缺点
优点：

实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数器是否 为0，就可以直接回收。
在垃圾回收过程中，应用无需挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报 outofmember 错误。
区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。
缺点：

每次对象被引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。
浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。
无法解决循环引用问题。（大的缺点）
什么是循环引用？
[Java] 纯文本查看 复制代码
public class Test {

   public static void main(String[] args) {

       TestA testA = new TestA();

       TestB testB = new TestB();

       testA.b = testB;

       testB.a = testA;

       testA = null;

       testB = null;

   }

}



class TestA{

    public TestB b;

}

class TestB{

    public TestA a;

}

虽然a和b都为null，但是由于a和b存在循环引用，这样a和b永远都不会被回收。

标记清除法

标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。

原理
这张图代表的是程序运行期间所有对象的状态，它们的标志位全部是0（也就是未标记，以下默认0就是未标记，1为已标记），假设这会儿有效内存空间耗尽了，JVM将会停止应用程序的运行并开启GC线程，然后开始进行标记工作，按照根搜索算法，标记完以后，对象的状态如下图。

可以看到，按照根搜索算法，所有从root对象可达的对象就被标记为了存活的对象，此时已经完成了第一阶段标记。接下来，就要执行第二阶段清除了，那么清除完以后，剩下的对象以及对象的状态如下图所示：

可以看到，没有被标记的对象将会回收清除掉，而被标记的对象将会留下，并且会将标记位重新归0。接下来就不用说了，唤醒停止的程序线程，让程序继续运行即可。

优缺点
可以看到，标记清除算法解决了引用计数算法中的循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收。
同样，标记清除算法也是有缺点的：

效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。
通过标记清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。
标记压缩算法
标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。

原理


优缺点
优缺点同标记清除算法，解决了标记清除算法的碎片化的问题，同时，标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有有一定的影响。

复制算法
复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收。

如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合。


JVM中年轻代内存空间
young GC:

在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。

紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。

经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前
的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。

GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

优缺点
优点：
在垃圾对象多的情况下，效率较高
清理后，内存无碎片
缺点：
在垃圾对象少的情况下，不适用，如：老年代内存
分配的2块内存空间，在同一个时刻，只能使用一半，内存使用率较低
分代算法
前面介绍了多种回收算法，每一种算法都有自己的优点也有缺点，谁都不能替代谁，所以根据垃圾回收对象的特点进行选择，才是明智的选择。
分代算法其实就是这样的，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代适合使用复制算法，老年代适合使用标记清除或标记压缩算法







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