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Java六种主要的垃圾回收算法和思想

Java语言的一大特点就是可以自动进行垃圾回收处理，无需开发人员过于关注系统资源的释放情况。自动垃圾收集虽然大大减轻了开发人员的工作量，但是也增加了软件系统的负担。一个不合适的垃圾回收方法和策略将会对系统性能造成不良影响。

1. 引用计数法

引用计数法是最经典古老的一种垃圾收集方法，它的实现也很简单：对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1.只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

引用计数法实现简单，只需要为每一个对象配备一个整型计数器即可。但是，它存在一个很严重的问题，即无法处理循环引用的情况，因此在Java的垃圾回收器中没有使用这种算法。

一个简单的循环引用示例如下：

对象A和对象B循环引用，此时他们的引用计数器都不为0，但是在系统中已经找不到第三个对象引用了A或者B，也就是说，A和B应该是被回收的垃圾。但是因为循环引用而无法被识别，最终可能会导致内存泄漏。

2. 标记-清除法

标记-清除法是现代垃圾回收算法的基础。

它将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是：

在标记阶段，标记所有从根节点出发的可达对象。因此，所有未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。
在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

而标记-清除法可能产生的最大问题就是空间碎片。回收之后的空间不是连续的，不连续的内存空间的工作效率要低于连续的空间，这是标记-清除法最大的缺点。

3.复制算法

与标记-清除法相比，复制算法是一种相对高效的回收算法。

它的核心思想是：将内存分为两部分，每次只使用其中一部分。在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存货对象复制到未使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。

如果系统中的垃圾对象很多，那么复制算法需要复制的存活对象的数量也不会很多，因此当需要使用复制算法时还是比较高效的。又因为所有对象都会被统一复制到新的内存空间中，所以可以保证回收后的内存空间是没有碎片的。

虽然有以上两大有点，但是复制算法的代价缺点是将系统内存折半。因此单纯的复制算法会让人无法接受。

在Java的新生代串行垃圾回收器中，使用了复制算法。新生代分为eden空间、from空间和to空间三个部分。其中from和to空间可以视为用于复制的两块大小相同、地位相等，且角色可以互换的空间块，它们也被称为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（假设为to），正在使用的survivor空间（假设为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代，如果to空间已经满了，则对象也会直接进入老年代）。此时eden和from空间中的剩余对象将都是垃圾对象，可以直接清空，to空间则存放此次回收后存活的对象。

这样改进后的复制算法既保证了空间的连续性，又避免大量内存空间被浪费。