JAVA執行時記憶體區域 

 

一，垃圾收集演算法

GC管理的主區域是Java堆，一般情況下只針對堆進行垃圾回收。方法區，棧，本地方法區不被GC所管理，因而選擇這些區域內的物件作為GC根，被GC根引用的物件不被GC回收。
.GC（垃圾收集器）根，特指的是垃圾收集器的物件，GC會收集那些不是GC根和沒有被GC根引用的物件。

一般的可標記為存活物件的是

1.虛擬機器棧中引用的物件 。
2.本地方法棧中天然方法引用的物件 。
3.方法區中靜態屬性引用的變數 。
4.方法區中常量引用的物件。

二

，演算法分析

1.標記 - 清除演算法（Mark-Sweep）
    應用場景：   針對老年代的CMS收集器;
    思路：
        標記：遍歷獲取所有的GC Roots，然後將所有GC Roots可達的物件標記為存活物件。
        清楚：遍歷堆中所有的物件，將沒有標記的物件全部清除掉。
    優點：
       基於最基礎的可達性分析演算法，它最基礎的收集演算法。
       後續的收集演算法都是基於這種思路並對其不足進行改進的得到。
    缺點：

        效率問題，標記和清除過程的效率都不高。
        空間問題，標記清除之後會產生大量不連續的記憶體碎片【空間碎片太多可能會導致大物件無法分配到足夠的連續記憶體，從而不得不提前觸發GC，甚至停止世界。
    

 

 
2.複製演算法（複製）一般用於新生代
    應用場景：如序列收集器，ParNew收集器，Parallel Scavenge收集器, G1（從區域性看）
    優化標記/ 清除演算法的效率低，記憶體碎片多的問題。
    思路：

        （A）記憶體按容量劃分為大小相等的兩塊，每次使用其中的一塊。
        （B）當一塊記憶體用完了，就將還存活的物件複製到另一塊上（而後使用這一塊）。
        （C）再把已使用過的那塊記憶體空間一次清理掉，而後重複步驟B。
    優點：
        這使得每次都是隻對整個半區進行記憶體回收。
        記憶體分配時也不用考慮記憶體碎片等問題（可使用“指標碰撞”的方式分配記憶體）。
        實現簡單，執行高效。
    缺點：
        空間浪費[將記憶體縮小為原來的一半，浪費了一半的記憶體空間，代價太高【解決：可以改良，不按1:1劃分比例】。
        效率隨物件存活率升高而變低【當物件存活率較高時，需要進行較多複製操作，效率將會變低（解決：後面 標記-整理演算法）】。

 
3，標記 - 整理演算法（Mark-Compact）一般用於老年代
    應用場景：部分一般收集器採用這種演算法來回收老年代，如Serial Old收集器，G1（從整體看）產生。
    ：複製演算法在物件存活率較高時就要執行較多的複製操作，效率將會變低。以及50％的空間浪費。
    思路：
        標記：標記過程與“標記 - 清除”演算法一樣;
        整理：讓所有存活的物件都向一端移動，按照記憶體地址次序依次排列，然後直接清理掉端邊界[GCRoot引用到的存活物件]以外的記憶體。【所有現代的標記 - 整理回收器均使用滑動整理】
    優點：
        不會像複製演算法，效率隨物件存活率升高而變低。
        不會像標記 - 清除演算法，產生記憶體碎片。
        可以解決迴圈引用的問題。
        必要時才回收（記憶體不足時） 
    缺點：
        回收時，應用需要掛起，也就是阻止世界(stop-the-world)【停止應用程式，會這導致使用者體驗非常差】
        清理出來的空閒記憶體不是連續 。
        除像標記-清除演算法的標記過程外，還多了需要整理的過程，效率更低。

 

 

4，分代收集演算法[像是排程員]
    應用場景：目前幾乎所有商業虛擬機器的垃圾收集器都採用分代收集演算法。[Serial，Serial Old，ParNew，Parallel Scavenge，Parallel Old，CMS]產生
    結合不同的收集演算法處理不同區域。
    思路：
        根據物件存活週期的不同將記憶體劃分為幾塊。
        根據各個年代的特點採用最適當的收集演算法;
    優點：
        可以根據各個年代的特點採用最適當的收集演算法;
    缺點：
         不能控制還是垃圾每次收集的時間
    補充：
        在新生代中，存活物件少，存活率低於是選用複製演算法，需要只付出少量存活物件的複製成本就可以完成收集
        在老年代中，存活物件多，存活率高。於是選用標記 - 清理“或”標記 - 整理“

三，對比

    效率：複製演算法>標記/整理演算法>標記/清除演算法（標記/清除演算法有記憶體碎片問題，給大物件分配記憶體時可能會再次出發垃圾回收）
    記憶體整齊率：複製演算法=標記/整理演算法>標記/ 清除演算法
    記憶體利用率：標記/整理演算法=標記/清除演算法>複製演算法
    
    
結果：標記/清除演算法已經是比較落後了，不過作為最基礎的收集演算法！還是有地方可以採用的
      目前最好的算是分代收集演算法了！畢竟幾乎所有商業虛擬機器的垃圾收集器都採用了。結合前三個演算法的優點，將演算法組合使用進行垃圾回收！
      分代收集演算法的原理是採用複製演算法來收集新生代，採用標記/清理演算法或者標記/整理演算法收集老年代。

共同點 
    當GC執行緒啟動時（即進行垃圾收集），應用程式都要暫停（stop-the-world）

 

參考文件

https://blog.csdn.net/clover_lily/article/details/80160726