为了解决效率问题,一种称为“复制”(Copying)的收集算法出现了,他将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这块的内存用完了,就将还存活这的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对整个半区进行内存回收,内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况,只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半,未免太高了一点。
3.标记-整理算法
复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作,效率将会变低。更关键的是如果不想浪费50%的空间就要使用额外的空间进行分配担保(Handle Promotion当空间不够时,需要依赖其他内存),以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况
对于“标记-整理”算法,标记过程仍与“标记-清除”算法一样,但是后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有的存活对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存,”标记-整理“算法示意图如下:
4.分代收集算法
当前的商业虚拟机的垃圾收集都是采用“分代收集”(Generational Collection)算法,这种算法并没有什么新的思想,只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把堆划分为新生代和老年代,这样就可以根据各个年代的特点采用最适合的收集算法。在新生代中,每次垃圾收集时都发现有大批对象死去,只有少量存活,那就采用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收
三、内存分配与回收策略对象的内存分配往大方向上讲,就是在堆上分配,对象主要分配在新生代的Eden区上(一种分代布局方式,将新生代内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间,这里就不细说了,了解就好),如果启动了本地线程分配缓冲TLAB(Thread Local Allocation Buffer),将按线程优先在TLAB上分配。少数情况下也可能会直接分配在老年代中,分配的规则并不是百分之百固定的,其细节取决于当前使用的是哪一种垃圾收集器组合,还有虚拟机中与内存相关的参数设置
1.对象优先在Eden分配
大多数情况下,对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够的空间进行分配时,虚拟机将发起一次新生代垃圾回收(Minor GC:发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大多数都具备朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,一般回收速度也比较快。这里也顺带说一下老年代垃圾回收Major GC:经常会伴随至少一次Minor GC,Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上)
2.大对象直接进入老年代
所谓大对象,是指需要大量连续内存空间的Java对象,最典型的大对象就是那种很长的字符串和数组。大对象对虚拟机的内存分配来说就是一个坏消息,经常出现大对象容易导致内存还有不少空间时就提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间来安置他们
3.长期存活的对象将进入老年代
既然Java虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存,那么内存回收时就必须能识别哪些对象应该放在新生代,哪些对象应放在老年代。为了做到这一点,虚拟机为每个对象定义了一个对象年龄计数器。如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活,并且能被Survivor容纳的话,将被移动到Survivor空间中,并且对象年龄增加1岁,当它的年龄增加到一定程度(默认15岁),将会晋升到老年代中
4.动态对象年龄判定
为了能更好地适应不同程序的内存状况,虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了最大年龄才能晋升老年代,如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代,无须等到最大年龄
5.空间分配担保
在发生Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间,如果这个条件成立,那么Minor GC可以确保是安全的。如果不成立虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。如果允许,那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小,如果大于,将尝试着进行一次Minor GC,尽管这次Minor GC有风险;如果小于,或者不允许担保失败,那这是也要改为一次老年代垃圾回收