我們都知道java語言與C語言最大的區別就是內存自動回收，那麽JVM是怎麽控制內存回收的，這篇文章將介紹JVM垃圾回收的幾種算法，從而了解內存回收的基本原理。

stop the world

在介紹垃圾回收算法之前，我們需要先了解一個詞“stop the world”，stop the world會在執行某一個垃圾回收算法的時候產生，JVM為了執行垃圾回收，會暫時java應用程序的執行，等垃圾回收完成後，再繼續運行。如果你使用JMeter測試過java程序，你可能會發現在測試過程中，java程序有不規則的停頓現象，其實這就是“stop the world”，停頓的時候JVM是在做垃圾回收。所以盡可能減少stop the world的時間，就是我們優化JVM的主要目標。接下來我們看一下目前有哪些常見垃圾回收的算法。

引用計數法

引用計數法顧名思義，就是對一個對象被引用的次數進行計數，當增加一個引用計數就加1，減少一個引用計數就減1。

上圖表示3個Teacher的引用指向堆中的Teacher對象，那麽Teacher對象的引用計數就是3，以此類推Student對象的引用計數就是2。

上圖表示Teacher對象的引用減少為2，Student對象的引用減少為0（減少的原因是該引用指向了null，例如teacher3=null）,按照引用計數算法，Student對象的內存空間將被回收掉。

引用計數算法原理非常簡單，是最原始的回收算法，但是java中沒有使用這種算法，原因有2。1是頻繁的計數影響性能，2是它無法處理循環引用的問題。

例如Teacher對象中引用了Student對象，Student對象中又引用了Teacher對象，這種情況下，對象將永遠無法被回收。

標記清除

標記清除算法，它是很多垃圾回收算法的基礎，簡單來說有兩個步驟：標記、清除。

標記：遍歷所有的GC Roots，並將從GC Roots可達的對象設置為存活對象；

清除：遍歷堆中的所有對象，將沒有被標記可達的對象清除；

註意上圖灰色的對象，因為從GC Root遍歷不到它們（盡管它們本身有引用關系，但從GC Root無法遍歷到它們），因此它們沒有被標記為存活對象，在清除過程中將會被回收。

這裏需要註意的是標記清除算法執行過程中，會產生“stop the world”，讓java程序暫停等待以保證在標記清除的過程中，不會有新的對象產生。為什麽必須暫停java程序呢？舉個例子，如果在標記過程完成後，又新產生了一個對象，而該對象已經錯過了標記期，那麽在接下來的清除流程中，這個新產生的對象因為未被標記，所以將被視為不可達對象而被清除，這樣程序就會出錯，因此標記清除算法在執行時，java程序將被暫停，產生“stop the world”。

接下來我們總結一下標記清除算法：

1、因為涉及大量的內存遍歷工作，所以執行性能較低，這也會導致“stop the world”時間較長，java程序吞吐量降低；

2、我們註意到對象被清除之後，被清除的對象留下內存的空缺位置，造成內存不連續，空間浪費。

接下來我們看一下其他算法能不能改善這些問題？

標記壓縮

標記壓縮算法你可能已經想到了，它就是在標記清除算法的基礎上，增加了壓縮過程。

在進行完標記清除之後，對內存空間進行壓縮，節省內存空間，解決了標記清除算法內存不連續的問題。

註意標記壓縮算法也會產生“stop the world”，不能和java程序並發執行。在壓縮過程中一些對象內存地址會發生改變，java程序只能等待壓縮完成後才能繼續。

復制算法

復制算法簡單來說就是把內存一分為二，但只使用其中一份，在垃圾回收時，將正在使用的那份內存中存活的對象復制到另一份空白的內存中，最後將正在使用的內存空間的對象清除，完成垃圾回收。

復制算法相對標記壓縮算法來說更簡潔高效，但它的缺點也顯而易見，它不適合用於存活對象多的情況，因為那樣需要復制的對象很多，復制性能較差，所以復制算法往往用於內存空間中新生代的垃圾回收，因為新生代中存活對象較少，復制成本較低。它另外一個缺點是內存空間占用成本高，因為它基於兩份內存空間做對象復制，在非垃圾回收的周期內只用到了一份內存空間，內存利用率較低。

小結

以上我們介紹了常見的垃圾回收算法，這些算法各有各的優缺點，但在JVM中並不是單純的使用特定的算法，而是使用的一種叫垃圾回收器的東西，垃圾回收器可以看做一系列算法的不同組合，在不同的場景使用合適的垃圾回收器，才能起到事半功倍的效果。我們下一篇將介紹垃圾回收器。

JVM學習--(四)垃圾回收算法