【JVM】垃圾释放方式：标记-清除、复制算法、标记-整理、分代回收

1. 标记-清除

把标记为垃圾的对象，直接释放掉（最朴素的做法）

此时就是把标记为垃圾的对象所对应的内存空间直接释放。但这样的释放会产生“内存碎片”问题

• 上述释放方式，就可能会产生很多小的，但是离散的空闲内存空间
• 这样就可能会导致后续申请内存失败
  • 因为内存申请都是一次申请一个连续的空间
  • 申请 1M 内存空间，此时 1M 都是连续的
• 如果存在很多内存碎片，就可能导致总的空闲空间远远超过 1MB，但是并不存在比 1M 大的连续空间。此时，去申请内存就会失败

类似于，你去吗房子，需要一次性付 30W 首付。你的总存款超过了 30W，但是可能分散在不同的卡上，所以就没法完成上述的支付操作

一般不会使用这个方案，内存碎片问题，比较致命

2. 复制算法

复制算法的核心就是：不直接释放内存，而是把不是垃圾的对象，复制到内存的另一半里面。

• 然后就把左侧空间整体释放掉

确实能规避内存碎片问题，但是也有缺点：

1. 总的可用内存变少了（买两碗豆浆，喝一碗倒一碗）

2. 如果每次要复制的对象比较多，此时复制的开销也就很大了。

需要是当这一轮 GC 的过程中，大部分对象都释放，少数对象存活，这个时候适合用复制

4. 标记-整理

类似于顺序表删除中间元素，中间有个“搬运”的过程

• 若要删除 1，就把 2 往前搬，覆盖掉 1，3 覆盖掉 2… 最后把后面的内存释放

通过这个过程，也可以解决内存碎片问题，并且这个过程也不像复制算法一样，需要浪费过多的内存空间。但是，这里的搬运内存的开销很大

因此，JVM 没有直接使用上述的方案，而是结合上述思想，高出了一个“综合性”方案，取长补短

4. 分代回收

依据不同种类的对象，采取不同的方式

引入概念：对象的年龄

• JVM 中，有专门的线程负责周期性扫描/释放
• 一个对象如果被线程扫描了一次，可达了（不是垃圾），年龄就+1（初始年龄相当于是 0）

JVM 中就会跟对象年龄的差异，把整个堆内存分为两个大的部分：新生代（年龄小的对象）/老年代（年龄大的对象）

年龄也是会占内存的，每个对象有一个“对象头”，在对象头里有一个属性来存储年龄

1. 当我们代码中 new 出一个新的对象，这个对象就是被创建在伊甸区，在伊甸区会有很多对象

   • 一个经验规律：伊甸区中的对象，大部分是活不过第一轮 GC 的（朝生夕死，生命周期非常短）

2. 第一轮 GC 扫描完成之后，少数在伊甸区中幸存的对象，就会通过复制算法，复制到生存区

   • 后续的 GC 扫描线程还会持续的扫描，不仅要扫描伊甸区，还要扫描生存区的对象
   • 生存区中的大部分对象也会在扫描中被标记为垃圾
   • 少数存活的，就会继续使用复制算法，复制到另一个生存区中
   • 只要这个对象能够在生存区中继续存活，就会被复制算法继续拷贝到另一半的生存区中
   • 每经历一轮 GC，对象的年龄就会+1

每一次拷贝不仅仅只有生存区的对象进行互相拷贝，还有来自伊甸区的对象

3. 如果这个对象在生存区中, 经过了若干轮 GC 仍然健在，JVM 就会认为，这个对象生命周期大概很长，就会把这个对象从生存区拷贝到老年代

4. 老年代的对象，当然也要被 GC 扫描，但是扫描频次就会大大降低了

老年代的对象，要寄早寄了。既然没有寄，说明其生命周期应该是很长的，频繁 GC 扫描意义也不大，白白浪费时间。不入放到老年代，降低扫描频率

5. 对象在老年代寿终正寝，此时 JVM 就会按照标记整理的方式，释放内存

上述过程，也是非常好理解的。这个过程和我们找工作是一模一样的

• 伊甸区：一个公司收到很多的简历，然后安排笔试。笔试的过程就会使绝大部分的人被刷掉，少数的人能进入到面试环节
• 生存区：进入面试环节，面试有很多轮，每一轮也会刷掉一批人
• 老年代：通过了上述层层筛选，拿到 offer，进入公司入职了。
  - 进入公司后也会有绩效考评、末位淘汰，但周期比较长，远远超过笔试和面试

上述分代回收是 JVM GC 中的核心思想。但是 JVM 实际的垃圾回收的实现细节上，还会存在一些变数和优化

垃圾收集器就是具体实际的情况
课件列出了 7 个垃圾收集器，主要掌握 CMS，G1（ZGC）