面试题之GC垃圾回收算法

一、简介

今天我们总结一道常见的关于垃圾回收的面试题：

JVM垃圾回收算法有哪几种？各自的优缺点？

我们都知道，JVM中堆可分为：

【a】新生代：

Eden区域
From(s0)区域
To(s1)区域

【b】老年代

如下图：

JVM垃圾回收的主要区域之一就是我们的堆。JVM在进行GC时，并非每次都对上面三个内存区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。

GC按照回收的区域又分了两种类型：

普通GC（minor GC）
全局GC（major GC or Full GC）

Minor GC和Full GC的区别

　　普通GC（minor GC）：只针对新生代区域的GC,指发生在新生代的垃圾收集动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
　　全局GC（major GC or Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但并不是绝对的），Major GC的速度一般要比Minor GC慢上10倍以上。

二、GC垃圾回收算法

【a】复制算法

复制算法原理：

Minor GC会把Eden中的所有活的对象都移到Survivor区域中，如果Survivor区中放不下，那么剩下的活的对象就被移到老年代中，也即一旦收集后，Eden是就变成空的了。

当对象在 Eden ( 包括一个 Survivor 区域，这里假设是 from 区域 ) 出生后，在经过一次 Minor GC 后，如果对象还存活，并且能够被另外一块 Survivor 区域所容纳( 上面已经假设为 from 区域，这里应为 to 区域，即 to 区域有足够的内存空间来存储 Eden 和 from 区域中存活的对象 )，则使用复制算法将这些仍然还存活的对象复制到另外一块 Survivor 区域 ( 即 to 区域 ) 中，然后清理所使用过的 Eden 以及 Survivor 区域 ( 即 from 区域 )，并且将这些对象的年龄设置为1，以后对象在 Survivor 区每熬过一次 Minor GC，就将对象的年龄 + 1，当对象的年龄达到某个值时 ( 默认是 15 岁，通过-XX:MaxTenuringThreshold 来设定参数)，这些对象就会成为老年代。

优点：
效率高
缺点：
1、使用复制算法浪费了一半的内存
2、如果对象的存活率很高，那么我们需要将很多对象都复制一遍，并将所有引用地址重置一遍，复制所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变的不可忽视。所以使用复制算法，对象的存活率要非常低才行。

【b】标记清除算法

原理：标记清除算法分为标记和清除两个阶段，先标记出要回收的对象，然后统一回收这些对象。如下图描述：

用通俗的话解释一下标记清除算法，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将要回收的对象标记一遍，最终统一回收这些对象，完成标记清理工作接下来便让应用程序恢复运行。

优点：
标记- 清除算法比较简单，也是最基础的算法。
缺点：
需要暂停整个应用，会产生内存碎片
标记-清除算法效率并不高，如果有大量对象需要被回收，也就是需要对大量对象进行标记，显然标记这些对象耗费的时间将会比较长，所以标记的效率并不高

【c】标记压缩算法

原理：在整理压缩阶段，不再对标记的对像做回收，而是通过所有存活对像都向一端移动，然后直接清除边界以外的内存。可以看到，标记的存活对象将会被整理，按照内存地址依次排列，而未被标记的内存会被清理掉。如此一来，当我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可，这比维护一个空闲列表显然少了许多开销。

优点：
弥补标记/清除算法当中，产生大量内存碎片的缺点；
消除复制算法当中，内存减半的高额代价；
缺点：
效率不是很好

【d】分代收集算法

现代商用虚拟机基本都采用分代收集算法来进行垃圾回收。分代收集算法的思想，就是根据对象的不同生命周期，采用不同的垃圾回收算法，根据每一代的特点，选择最适合该代的回收算法，达到最高的回收效率。对象存活率比较低（新生代），使用复制算法，复制成本低；对象存活率高（老年代），采用标记-清理算法或者标记-整理算法。

三、总结

以上就是关于GC垃圾回收算法的一些总结，如果面试遇到相关问题，可以从垃圾回收的原理，然后讲述大体的流程，再说上优点、缺点，这道题应该就差不多了。更多关于GC相关的知识可以参考我的另外一篇文章：

https://blog.csdn.net/Weixiaohuai/article/details/86559166