垃圾收集的算法分析

java語言規(guī)范沒有明確地說明jvm使用哪種垃圾回收算法，但是任何一種垃圾收集算法一般要做2件基本的事情：（1）發(fā)現(xiàn)無用信息對(duì)象；（2）回收被無用對(duì)象占用的內(nèi)存空間，使該空間可被程序再次使用。

大多數(shù)垃圾回收算法使用了根集(rootset)這個(gè)概念（有了這個(gè)概念應(yīng)該就能解決面試中被問到的互為引用的孤獨(dú)島的情況）；所謂根集就是正在執(zhí)行的java程序可以訪問的引用變量的集合(包括局部變量、參數(shù)、類變量)，程序可以使用引用變量訪問對(duì)象的屬性和調(diào)用對(duì)象的方法。垃圾收集首選需要確定從根開始哪些是可達(dá)的和哪些是不可達(dá)的，從根集可達(dá)的對(duì)象都是活動(dòng)對(duì)象，它們不能作為垃圾被回收，這也包括從根集間接可達(dá)的對(duì)象。而根集通過任意路徑不可達(dá)的對(duì)象符合垃圾收集的條件，應(yīng)該被回收。下面介紹幾個(gè)常用的算法。

1、引用計(jì)數(shù)法(referencecountingcollector)

引用計(jì)數(shù)法是唯一沒有使用根集的垃圾回收得法，該算法使用引用計(jì)數(shù)器來區(qū)分存活對(duì)象和不再使用的對(duì)象。一般來說，堆中的每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)引用計(jì)數(shù)器。當(dāng)每一次創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并賦給一個(gè)變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器置為1。當(dāng)對(duì)象被賦給任意變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器每次加1。當(dāng)對(duì)象出了作用域后(該對(duì)象丟棄不再使用)，引用計(jì)數(shù)器減1，一旦引用計(jì)數(shù)器為0，對(duì)象就滿足了垃圾收集的條件。

基于引用計(jì)數(shù)器的垃圾收集器運(yùn)行較快，不會(huì)長時(shí)間中斷程序執(zhí)行，適宜地必須實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序。但引用計(jì)數(shù)器增加了程序執(zhí)行的開銷，因?yàn)槊看螌?duì)象賦給新的變量，計(jì)數(shù)器加1，而每次現(xiàn)有對(duì)象出了作用域生，計(jì)數(shù)器減1。

2、tracing算法(tracingcollector)

tracing算法是為了解決引用計(jì)數(shù)法的問題而提出，它使用了根集的概念?；趖racing算法的垃圾收集器從根集開始掃描，識(shí)別出哪些對(duì)象可達(dá)，哪些對(duì)象不可達(dá)，并用某種方式標(biāo)記可達(dá)對(duì)象，例如對(duì)每個(gè)可達(dá)對(duì)象設(shè)置一個(gè)或多個(gè)位。在掃描識(shí)別過程中，基于tracing算法的垃圾收集也稱為標(biāo)記和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.

3、compacting算法(compactingcollector)

為了解決堆碎片問題，基于tracing的垃圾回收吸收了compacting算法的思想，在清除的過程中，算法將所有的對(duì)象移到堆的一端，堆的另一端就變成了一個(gè)相鄰的空閑內(nèi)存區(qū)，收集器會(huì)對(duì)它移動(dòng)的所有對(duì)象的所有引用進(jìn)行更新，使得這些引用在新的位置能識(shí)別原來的對(duì)象。在基于 compacting算法的收集器的實(shí)現(xiàn)中，一般增加句柄和句柄表。

4、coping算法(copingcollector)

該算法的提出是為了克服句柄的開銷和解決堆碎片的垃圾回收。它開始時(shí)把堆分成一個(gè)對(duì)象面和多個(gè)空閑面，程序從對(duì)象面為對(duì)象分配空間，當(dāng)對(duì)象滿了，基于coping算法的垃圾收集就從根集中掃描活動(dòng)對(duì)象，并將每個(gè)活動(dòng)對(duì)象復(fù)制到空閑面(使得活動(dòng)對(duì)象所占的內(nèi)存之間沒有空閑洞)，這樣空閑面變成了對(duì)象面，原來的對(duì)象面變成了空閑面，程序會(huì)在新的對(duì)象面中分配內(nèi)存。

一種典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它將堆分成對(duì)象面和空閑區(qū)域面，在對(duì)象面與空閑區(qū)域面的切換過程中，程序暫停執(zhí)行。

5、generation算法(generationalcollector)

stop-and-copy垃圾收集器的一個(gè)缺陷是收集器必須復(fù)制所有的活動(dòng)對(duì)象，這增加了程序等待時(shí)間，這是coping算法低效的原因。在程序設(shè)計(jì)中有這樣的規(guī)律：多數(shù)對(duì)象存在的時(shí)間比較短，少數(shù)的存在時(shí)間比較長。因此，generation算法將堆分成兩個(gè)或多個(gè)，每個(gè)子堆作為對(duì)象的一代 (generation)。由于多數(shù)對(duì)象存在的時(shí)間比較短，隨著程序丟棄不使用的對(duì)象，垃圾收集器將從最年輕的子堆中收集這些對(duì)象。在分代式的垃圾收集器運(yùn)行后，上次運(yùn)行存活下來的對(duì)象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不會(huì)經(jīng)常被回收，因而節(jié)省了時(shí)間。

6、adaptive算法(adaptivecollector)

在特定的情況下，一些垃圾收集算法會(huì)優(yōu)于其它算法?；赼daptive算法的垃圾收集器就是監(jiān)控當(dāng)前堆的使用情況，并將選擇適當(dāng)算法的垃圾收集器。

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（責(zé)任編輯：xy）

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