标记-清除算法

最基础的收集算法是 “标记-清除”（Mark-Sweep）算法，顾名思义，算法分为 “标记” 和 “清除” 两个阶段：首先（通过可达性分析）标记出所需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。之所以说它是最基础的收集算法，是因为后续的收集算法都是基于这种思想并对其不足之处进行改进而得到的

它的主要不足之处有两个：一个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；另一个是空间问题，标记清除后悔产生大量的不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。“标记-清除” 算法的执行过程如图所示

“标记-清除” 算法示意图

复制算法

为了解决效率问题，“复制” 算法出现了。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着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。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半

复制算法示意图

现在的商业虚拟机都用这种算法来回收新生代。因为新生代中的对象 98% 是 “朝生夕死” 的，所以不需要按照 1：1 的比例来划分内存空间，而是将内存分为一块较大的 Eden 空间和较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 和其中一块 Survivor。当回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另外一块 Survivor 空间上，最后清理掉 Eden 和刚才用过的 Survivor 空间。HotSpot 虚拟机默认 Eden 和 Survivor 的大小比例是 8：1，也就是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的 90%，只有 10% 的内存会被 “浪费”。当 Survivor 空间不够用时，需要依赖分配担保（Handle Promotion）机制进入老年代

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，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都 100% 存活的极端情况，所以在老年代不能使用该算法

“标记-整理” 算法的标记过程仍然与 “标记-清除” 算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。“标记-整理” 算法的示意图如下：

“标记-整理” 算法示意图

分代收集算法

现在虚拟机的垃圾收集器都采用 “分代收集” 算法。这种算法并没有什么新思想，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 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采用最适当的收集算法。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，那就选用复制算法，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” 算法进行回收