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「给产品经理讲JVM」：垃圾收集算法

纠结的我，给我的JVM系列终于起了第三个名字，害，我真是太难了。从 JVM 到每日五分钟，玩转 JVM 再到现在的给产品经理讲 JVM ，虽然内容为王，但是标题可以让更多的人看到我的文章，所以，历经了三个选题，最终定下来了这个。

这个名字的由来，且听我给你慢慢道来，从学习知识的角度上来说，最深入的方法就是把知识讲给别人听，那么为什么我要讲给程序员的天敌——产品经理呢？

那么问题的答案很简单，因为我 「老婆」 就是一个 「产品经理」 哈哈哈哈哈哈哈（听说现在流行这样玩？

认识的时候她是 Java 开发来着，谁知道领了证就变成了产品。。小朋友你是否有很多？？？（手动摊手

废话不多说了，下面开始进入我们的正文～

故事发生在一个明媚的午后，我刚看完《深入理解Java虚拟机》第三章的第三节——垃圾收集算法，我的产品大人开始了例行盘问

产品大大：你天天学的什么啊，我看着好像很眼熟？？

我：？？？你难道忘了你曾经是一个 Java 程序员，JVM 都忘了？

产品大大：JVM 啊，基本上忘的差不多了，要不你给我讲讲，省的我们 「开发天天忽悠我」

于是，我就这么做了程序员的叛徒

我：行吧，那我就来给你讲一讲这一节中我的收获吧。

我：在开始之前，我们先来回顾一下上次讲的东西，上次我们说到了如何判定一个对象是不是垃圾对象（已死），通常来说有两种算法—— 「引用计数法和可达性分析法」 ，目前市面上的虚拟机大多数采用的是第二种——可达性分析法。

产品大大：那么这两种方法是不是对应了两个类型的垃圾收集算法呢？

我：真聪明，果然 「不是一家人，不进一家门」 ，这两种分别对应了Reference Counting GC（引用计数垃圾收集）和 Tracing GC（追踪垃圾收集），而我们今天讲的垃圾收集算法都属于追踪垃圾收集的范畴。不过在介绍垃圾收集算法之前，我首先需要向你介绍一个很关键的理论——分代收集理论。

产品大大：好嘞

分代收集理论

我：所谓分代收集理论从某种意义上来说，是一种约定俗称的规范和经验的总结，并不是一个非常严格的规则。

产品大大：嗯嗯，约定大于配置，现在这样的思想在很多地方都有体现，那么到底什么是分代收集呢？

我：且听我慢慢道来，分代收集建立在三个假说之上：

绝大多数对象都是朝生夕死的。
熬过越多次的GC的对象越难以消亡。
跨代饮用相对于同代引用仅占极少一部分。

产品大大：这三个我好像在哪见过，但是记不太清楚了，能不能说的更详细一点

我：由于绝大多数对象都是朝生夕死的，而熬过越多次GC的对象越难消灭掉，这样自然而然的就会把对象分成两个派别，一种是极易发生GC的，一种是极难发生GC的，极易发生GC的生命周期较短，所以也被称之为 「新生代」 ，极难发生GC的对象生命周期较长，所以也可以叫他们 「老年代」 。

产品大大：这么一说，我好像有点明白了，但是为什么要分代呢？

我：如果我们把他们进行分代后，可以对区域进行划分，一部分用于存储新生代，新生代的对象我们只需要去关注那些不被回收的对象就可以，而不用去标注绝大多数需要回收的对象；一部分用于存储老年代，老年代发生GC的频率较低。这两个区域的GC频率是不同的，所以分开进行GC的话可以节省很多时间和存储这些对象的空间。

产品大大：原来是这样，那么为什么会有第三个假说呢？

我：如果出现新生代中存在老年代对象的引用，或者老年代对象中存在新生代对象的引用，这样的现象被我们称之为跨代引用，而我们为了确保可达性分析法的准确性，还需要去遍历老年代中的对象，这样就会造成很大的性能压力和负担。这时第三条结论就应运而生，为什么会有这条结论呢？你想一想，如果一个新生代对象在进行了几次GC后，因为跨代引用的原因，仍然没有被回收掉，那么这个新生代对象就会晋升到老年代中。于是就解决了这个跨代的问题。

产品大大：那么第三个假设对应的措施是什么呢？

我：文字未免太过苍白，这个适合用图来表达，看好咯

我：这样的话，会不会很清晰（得意脸

产品大大：明白了，那我们继续吧，是不是要进入正题了

我：嗯哼，下面我就来介绍最基础的一种算法——标记清除算法

标记-清除

产品大大：这个我知道，就像它名字那样，标记，然后清除，见名知意嘛哈哈哈哈。

我：厉害了，不愧是技术出身的产品，佩服佩服，确实像你所说的那样，就很简单的两步，标记——清除。

我：但是这样的方式由于过于简陋，虽然在对象较少的时候，效率比较快，但是当对象一多起来的话，标记和清除的效率都会有所下降，而且这样的方式会造成一个问题——产生内存碎片，如果剩下的空白格无法放下一个较大的对象时，就会提前触发另外一个GC。

产品大大：说到这里，好像还漏了点东西，GC针对不同的分代是不是有不同的GC叫法来着？

我：对的，我疏忽了，针对新生代的GC一般称之为（Young GC），针对老年代的GC一般称之为（Old GC），如果是堆和方法区全部回收的话，则被称之为Full GC。

产品大大：这样倒也算好记，OK，我们来进入下一个算法吧。

我：下一个算法，可以看作是第一个算法的升级版本，叫做 「标记——复制算法」 。

标记-复制

我：标记复制算法，最开始形态是 半区复制 ，就是把之前的内容按照容量划分成等量的两部分，一部分用完之后，就把剩余存活的对象丢到另一半，然后把这一半进行清除，变成预留的另一块。如果是绝大多数对象需要回收（例如新生代）的情况下，这样的方法就会很便捷高效，但是这是一种牺牲空间来换取时间的做法，我们仅仅有效利用了一半的空间，有一半的空间被浪费掉了。

产品大大：所以后来一定会有所改进的，对吗？（期盼脸

我：没错，新的复制算法不能称之为半区复制了，因为新生代内存范围被分割成了三个部分，一个Eden区和两个Survivor区，他们之间的比例是8：1：1。在进行GC的时候，使用一个Eden和一个Survivor区，然后把剩余的存活对象放到另一个Survior区域中，清理掉剩下的区域，就可以完成一次收集的过程，这样仅仅有百分之十的空间被浪费，相对于优点来说，这样的缺点，我们是完全可以接受的，

产品大大：那如果剩下的Survivor不足以放下剩下存活的对象该怎么办呢？

我：问的好，这个时候就要谈到一个新的概念—— 「内存担保」 了，如果不够，就会去找老年代，如果老年代的 「连续空间」 大于新生代对象总大小或历次晋升的平均值，就可以借给Survivor区使用，至于为什么是这样，且待我卖个关子（其实是我也不知道哈哈哈哈哈

产品大大：那么这种算法听起来好像没有什么缺点的亚子？

我：并不然，复制的操作会降低回收的效率，而且，如果是老年代进行回收的话，你向谁去借呢？所以又出现了第三种算法——标记整理算法。

标记-整理

产品大大：那么什么是标记整理呢？

我：标记-整理算法是一种移动型的算法，通过将存活对象向一边移动，然后直接清除掉边界外的内存以达到不会产生内存碎片的回收算法。

产品大大：那么这个算法的优点就是在于它不会产生内存碎片，减少了回收的次数，那么它和标记-整理相比孰优孰劣呢？

我：对的，虽然在它移动对象的时候会花费不少的时间和资源，但是相对于标记-清除算法来说，频繁的GC所消耗的时间会更多，当然在实际的使用过程中，这三种算法会在不同的应用场景下结合去使用，比如先使用标记-清除算法，当内存碎片达到一定程度后，再使用标记-整理算法去清除，不同的组合会有不同的效果，具体什么效果，我会在给你介绍一些常见的垃圾收集器时进行讲解（下一节哟

产品大大：好的～那今天就先到这里吧，讲的差不多够我吸收个三五天的了，过两天你再给我讲吧～

我：好哒。

最后的最后

咳咳，如果知识无法让你吃饱，那你可以多吃点狗粮哈哈哈哈哈哈（太皮会不会挨打嘻嘻

晒一张产品大大给我的备注。

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