JVM（十七）—— 垃圾回收（三）

分代收集算法

前面所有的这些算法中，并没有一种算法可以完全替代其他算法，他们都具有自己独特的优势和缺点，分代收集算法应运而生。

芬达收集算法是基于这样一个事实：不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的收集方式，一遍提高回收效率。一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点使用不同的回收算法，以提高垃圾回收的效率。

在Java程序运行的过程中，会产生大量的对象，其中有些对象是与业务信息相关，比如http请求中session对象，线程，socket连接，这类对象跟业务直接挂钩，因此声明周期比较长。但是还有一些对象，主要是程序运行过程中生成的临时变量，这些对象声明周期会比较短，比如：String对象，由于其不变类的特性，系统会产生大量的这些对象，有些对象甚至只用一次即可回收。

目前几乎所有的GC都是蚕蛹分代手机算法执行垃圾回收的。在HotSpot虚拟机中，基于分代的概念，GC所使用的内存回收算法必须结合年轻代和老年代各自的特点。

• 年轻代：
  年轻代特点：区域相对老年代较小，对象生命周期短，存活率低，回收频繁。
  这种情况复制算法的回收整理速度是最快的，复制算法的效率只和当前存活对象大小相关，因此很适用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的幸存者区的设计得到缓解。

• 老年代：
  老年代特点：区域较大，对象生命周期长，存活率高，回收没有年轻代频繁。
  这种情况存贷大量存回率高的对象，复制算法明显变得不适合，一般使用标记清除或者标记整理的混合实现。

  • 标记阶段的开销与存活对象高的数量成正比。
  • 清除阶段的开销和所管理区域的大小成正比。
  • 压缩阶段的开销与存活对象的数据成正比。

  以Hotspot中的CMS回收器为例，CMS是基于标记清除实现的，对于对象的回收效率很高。而对于碎片的问题， CMS采用标记压缩算法的Serial Old回收器作为不长措施：当内存回收不佳（碎片导致的Concurrent Mode Failure）将采用Serial Old执行full GC 以达到对老年代内存的整理。

分代的思想被现有的虚拟机广泛使用。几乎所有的垃圾回收器都区分新生代和老年代。

增量收集算法

上述现有的算法，在垃圾回收过程中，应用软件将处于一种STW的状态。在STW状态下，应用程序所有的线程都会挂起，暂停一切正常的工作，等待垃圾回收的完成。如果垃圾回收的时间过长，应用程序会被挂起很久，将严重影响用户体验或系统的稳定性，为了解决这个问题，即对实时的垃圾收集算法的研究直接导致了增量收集算法的诞生。

基本思想
如果一次性将所有的垃圾进行处理，需要造成系统长时间的停顿，那么就可以让垃圾收集线程和应用程序线程交替执行。每次垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，借着切换到应用程序线程。依次反复，直到垃圾收集完成。

总的来说，增量收集算法的基础仍是传统的标记清除和复制算法。增量收集算法通过对线程间冲突的妥善处理，允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记清理或复制工作。

缺点
使用这种方式，由于在垃圾回收过程中，间断性的还执行了应用程序代码，所以能减少系统的停顿时间，但是因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降。

分区算法

一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次GC时所需要的时间就越长，有关GC产生的停顿也越长。为了更好的控制GC产生的停顿时间。将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理的回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿。

分区算法将按照对象的生命周期长短划分两个部分，分区算法将整个堆空间划分成不同小区间region(G1垃圾收集器的概念，后边会详细讲解).

每一个小区间都独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间。

注意： 上边说道的集中算法都只是基本的算法思路，实际GC实现过程要复杂得多，目前还在发展中的前沿GC都是复合算法，并且并行和并发兼备。