一文告诉你JVM的标记-清除、标记-复制、标记-整理三种垃圾收集算法

青旅半醒 2022-12-14 13:51 376阅读 0赞

# 前言 #

无论是面试，还是平时JVM学习都遇到垃圾回收（简称GC），GC常用的垃圾收集算法有三种：

*  标记-清除
 *  标记-复制
 *  标记-整理

当然，从算法的名称就知道，标记这个操作是必须的，剩下的就是操作核心。下面我们来看看这三者的优劣势。

# GC ROOT根 #

在开始前我们还是要了解下一些相关概念，上面提到的算法中都有标记这个操作，其实**标记代表对可回收对象进行标识**。

那一个对象是用什么条件来判断是否可回收？答案就是**GC ROOT根**。一般正常情况下，如果一个对象还在其它类或方法引用的话，那么该对象的引用链是能够到达GC ROOT根的，否则当一个对象不能够到达GC ROOT根的话，就代表该对象已经没有其它被引用的地方，在下次GC的时候就会被清掉。  
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# 标记-清除算法 #

现在我们来聊下标记-清除算法，同样的该算法包含两个阶段：标记阶段和清除阶段。  
**标记阶段**就是从GC ROOT根开始遍历，标记所有被引用的对象。  
**清除阶段**就是对堆内存从头遍历，如果发现有对象没有被标记，则清除。  
当然这么说有点抽象，下面我们来看张图片：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
上图是一块内存空间，可以看到，绿色的是保留对象，黄色的是可回收对象，说明现在已经完成了标记阶段，下面我们来看下一张图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
可以看到回收后会产生大量的内存碎片，如果想分配较大内存给较大的对象，但因为很多内存地址不是连续的而引起内存不足的情况，那可能又会发送GC了。

所以标记-清除算法的优缺点很明显，**快速回收对象，不用移动对象成为了速度上的优势，但又因为优势的原因产生了过多的内存碎片。**

# 标记-复制算法 #

下面我们来看看标记-复制算法，和标记-清除算法最大的不同就是将原本的内存空间一分为二，至于有什么用途，待我一一道来。

**标记阶段**就是各位看官可以复习下标记-清除算法的标记阶段。  
**复制阶段**，上面提到过将内存一分为二（这里称为A区域和B区域，A和B区域大小相等），当A区域内存不够了，就会把A区域中标记为保留对象的对象复制到B区域，然后A区域的对象全部清理，同理，B区域不够内存的时候就会发生同样的操作。

下面来看看图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
标记-复制算法已经解决了回收后出现内存碎片的问题，但是一共有两大弊端：

1.  内存空间变小，后果是内存回收的次数变得频繁。
2.  如果有太多的保留对象，那么复制阶段的工作量变得庞大。

# 标记-整理算法 #

最后一个要介绍的是标记-整理算法，它能够解决复制算法的弊端和清除算法的弊端，那它是怎么做到的？  
**标记阶段**做的和清除算法一样，没什么不同。  
**整理阶段**和清除算法的清除阶段差不多，但是最大的不同的就是会重新编排各个对象的内存地址。

看图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
可以看到保留内存大小的同时，也不会出现内存碎片，是不是很完美？但是什么事都有两面性，移动对象的工作并不是那么简单，首先修改内存地址，修改内存地址后引用该对象的对象也要修改，所以整体上这也是一个非常比较庞大的工程。

# 结论 #

虽然各有各的缺点，但是现在的HotSpot虚拟机里面的收集器（例如G1、GMS）很多都是搭配使用不同算法，这样来达到一种取长补短的效果。

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