三 GC算法

• GC是什麼

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垃圾回收（Garbage Collection），採用分代收集算法思想，頻繁收集年輕代，較少收集老年代，基本不動永久代。
按照回收區域又分爲兩種類型，一種只針對年輕代的Minor Gc，另一種針對老年代偶爾伴隨着新生代的Major Gc。

• 哪些是垃圾

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垃圾指內存中不再使用的空間，如沒有任何棧引用對象指向的堆內存空間。

垃圾分類：
 ⑴ 強引用（StrongReference）【不是垃圾】：常見的普通對象引用，就算出現了OOM也不會對該對象進行回收。
 ⑵ 軟引用（SoftReference）【可能是垃圾】：需要SoftReference類實現，內存空間不足了，垃圾回收器就會回收它。
 ⑶ 弱引用（WeakReference）【垃圾】：需要WeakReference類實現，只要GC，對象就被回收。
 ⑷ 虛引用（PhantomReference）：虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動。

• 如何確定垃圾

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 ⑴ 引用計數法：存在“循環依賴”問題，棄用；
 ⑵ 枚舉根節點做可達性分析法：通過一些被稱爲垃圾回收根（GC Roots）的對象作爲起點，從這些節點開始向下搜索，搜索走過的路徑被稱爲引用鏈（Reference Chain)，當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時（即從 GC Roots 節點到該節點不可達），則證明該對象是不可用的；

GC Root：是一組必須活躍的引用。
可作爲 GC Root 的對象包括以下4種：
 ① 棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象;
 ② 方法區中類靜態屬性引用的對象;
 ③ 方法區中常量引用的對象;
 ④ 本地方法棧中 JNI（即一般說的 Native 方法）引用的對象;

• GC觸發條件

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Minor GC: Eden區滿了或者新創建的對象大小大於Eden所剩空間；
Major GC: 老年代空間不足、永久代空間不足、minor gc時出現promotion failure、顯示調用System.gc();

註釋：
promotion failure，是在minor gc過程中，survivor的剩餘空間不足以容納eden及當前在用survivor區間存活對象，只能將容納不下的對象移到年老代(promotion)，而此時年老代滿了無法容納更多對象，通常伴隨full gc，因而導致的promotion failure。這種情況通常需要增加年輕代大小，儘量讓新生對象在年輕代的時候儘量清理掉。

• GC算法

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複製算法（Minor GC使用的算法）：

   從GC Root開始，通過Tracing 從Eden 和 From區找到存活對象，拷貝到To區。GC完成後，From、To交換身份，下次內存分配從To區開始。存活的對象每經歷一次Minor GC ,年齡會加1，當達到某個閥值（默認15，可通過-XX:MaxTenuringThreadshold配置）就會成爲老年代對象。
$\color{red}{優點：不會產生內存碎片 ；}$
$\color{red}{缺點：要求對象的存活率低，內存使用率低；}$

標記-清除（Major GC使用的算法）：

   當堆中有效空間被耗盡，會暫停整個程序（stop the world）進行標記和清除。
標記：從GC Root開始掃描，標記存活的對象（GC Root可達對象）；
清除：遍歷整個堆，清除未被標記的對象；
$\color{red}{優點：簡單快捷 ；}$
$\color{red}{缺點：內存碎片化嚴重,會暫停整個應用（Stop-the- world）；}$

標記-壓縮（Major GC使用的算法）：

標記：從GC Root開始掃描，標記存活的對象（GC Root可達對象）；
壓縮：遍歷整個堆，將標記的對象往一端移動，直接清除邊界以外的內存；
$\color{red}{優點：沒有內存碎片 ；}$
$\color{red}{缺點：內存需要不斷地變動，效率變低,會暫停整個應用；}$

標記-清除-壓縮（Major GC使用的算法）：

1. Mark-Swap 和 Mark-Compact的結合;
2. 和Mark-Swap 一致，當進行多次GC後才Compect;

小總結：

年輕代Minor GC使用複製算法；
老年代Major GC使用標記-清除 和 標記-清除-壓縮算法；

內存效率：   複製算法 > 標記清除 > 標記壓縮；
內存整齊度：複製算法 = 標記壓縮 > 標記清除；
內存利用率：標記清除 = 標記壓縮 > 複製算法；

參考鏈接：
https://www.cnblogs.com/Mufasa/p/11226913.html