Java垃圾回收机制（3）- GC算法

Java中，GC的对象主要是堆空间和永久区，很多人都认为Java的GC使用的是引用计数法，其实这是错误的，Java可以说从来都没有用过这个引用计数算法 ！这是一个非常古老的算法了。

引用计数法，它的一个基本思想

对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加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。就可以回收了。如图有一个根对象，和一个可达的对象：

Java为什么不用他呢，因为引用计数法有很多缺点 ：
1. 性能，每次引用和去引用都要加减
2. 循环引用问题

对象1没办法回收，但是确实没有用了。

现代Java的垃圾回收使用的基本的算法思想是标记-清除算法 ：

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。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，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象（从GC ROOT开始标记引用链——又叫可达性算法 ）。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。这样就不怕循环问题了。

PS：Java中可以作为GC ROOT的对象有：
1. 静态变量引用的对象
2. 常量引用的对象
3. 本地方法栈（JNI）引用的对象
4. Java栈中引用的对象
如图，从根节点能到达的都是不能回收的，是被引用的。标记下。而这种算法的缺点就是容易出现内存碎片。利用率不高。

要知道，现代的Java虚拟机都是使用的分代回收的设计 ，比如在标记-清除算法的基础上做了一些优化的——标记-压缩算法， 适合用于存活对象较多的场合，如老年代。

和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清理边界外所有的空间。有效解决内存碎片问题。

还有一个算法，针对新生代的回收，叫复制算法

和标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法，但是不适用于存活对象较多的场合如老年代，使用在新生代，原理是将原有的内存空间分为两块，两块空间完全相同，每次只用一块 ，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活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。同样也没有内存碎片产生。

复制算法的缺点是内存的浪费 ，因为每次只是使用了一般的空间， 而大多数存活对象都在老年代，故复制算法不用在老年代，老年代是Java堆的空间的担保地区。复制算法主要用在新生代。在垃圾回收的时候，大对象直接从新生代进入了老年代存放，大对象一般不使用复制算法，因为一是太大，复制效率低，二是过多的大对象，会使得小对象复制的时候无地方存放。还有被长期引用的对象也放在了老年代。

Java的垃圾回收机制使用的是分代的思想。依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。根据不同代的特点，选取合适的收集算法。 少量对象存活（新生代，朝生夕死的特性），适合复制算法， 大量对象存活（老年代，生命周期很长，甚至和应用程序存放时间一样），适合标记清理或者标记压缩算法。