GC一览

(我在知乎的专栏文章地址: https://zhuanlan.zhihu.com/p/... )

简介

C/C++等语言中需要手动管理内存，操作繁琐，还容易忘记释放内存。
为了把程序员从这些繁琐的操作中解放出来，所以引入了GC。
GC的主要工作就是寻找不再需要的对象，释放其内存。这句话中蕴含着两个操作：

1. 定位不需要的对象
2. 释放内存

定位不需要的对象

引用计数 Reference counting

每个对象都有一个变量，记录了自己被引用的次数。每被引用一次，引用次数加一。相反，不再被引用时，引用计数减一。当引用次数为0的时候，说明对象需要被回收。

优点：实现简单

缺点：无法解决循环引用

改进：

1. 添加弱引用
2. 用trial deletion解决循环引用
3. 使用tracing GC例如mark-sweep GC辅助

跟踪 Tracing

基于可达性（reachable）分析。从被称为GC Roots的一些对象出发，找到其引用的对象，再到其间接引用的对象，形成一条引用链。凡是不在引用链里面的对象，被称为不可达(Unreachable)对象，被标记为需要回收。

优点: 目前主流的GC算法，解决了引用计数的问题。
缺点：实现较为复杂

跟踪算法如何垃圾回收

标记-清除

标记清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出需要回收的对象，标记完成之后统一清除对象。它的优点是效率高，缺点是容易产生内存碎片。

复制

它将可用内存容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完之后，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后在把已使用过的内存空间一次理掉。它的优点是实现简单，效率高，不会存在内存碎片。缺点就是需要2倍的内存来管理。

标记-整理

标记操作和“标记-清理”算法一致，后续操作不只是直接清理对象，而是在清理无用对象完成后让所有 存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针。因为要移动对象，所以它的效率要比“标记-清理”效率低，但是不会产生内存碎片。

总结

标记-整理和复制算法是对标记-清除算法的改进，解决了一些标记-清除算法的缺点。但是并不意味着后两种算法优于标记-清除算法，只是有所取舍，在工程上权衡。

分代

分代不是一种新的算法，而是对已有的算法的工程上调优。
由于对象的存活时间有长有短，所以对于存活时间长的对象，减少被gc的次数可以避免不必要的开销。这样我们就把内存分成新生代和老年代，新生代存放刚创建的和存活时间比较短的对象，老年代存放存活时间比较长的对象。这样每次仅仅清理年轻代，老年代仅在必要时时再做清理可以极大的提高GC效率，节省GC时间。

实现

历史

Serial -XX:+UseSerialGC
Parallel -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC
CMS -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
G1 -XX:+UseG1GC

CMS

默认gc，分代gc，经典的Eden, Survivor, OldGen, PermGen。

1.8中PerGen被废弃，部分被MetaSpace代替。

改进的mark-sweep算法。

年轻代使用Parallel，老年代才使用CMS。可以通过参数配置不同的回收器。

初始标记(CMS-initial-mark stop the world) -> 并发标记(CMS-concurrent-mark) -> 重新标记(CMS-remark stop the world) -> 并发清除(CMS-concurrent-sweep) ->并发重设状态等待下次CMS的触发(CMS-concurrent-reset)

G1

多个Region， 每个Region都有Eden，Survivor，Old，Humongous。

因为划分多个Region，所以单个Region可能比较小，对于那些较大的对象用Humongous储存

对象分配策略
TLAB(Thread Local Allocation Buffer)线程本地分配缓冲区
Eden区
Humongous区
TLAB是为了避免同步的预分配区。