java queue 使用 【学习笔记】Java虚拟机（四）垃圾收集与算法(2)

二、垃圾收集算法

1、标记-清除算法

标记-清除算法（Mark-Sweep）是最基础的算法，首先标记出需要回收的对象，然后统一回收。它

的缺点是效率较低，回收后内存空间零散，空间碎片多，在分配大内存需求时无法找到足够的连续内

存导致触发另一次垃圾收集动作。

2、复制算法

复制算法（Copying）会将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次使用其中一块，当这块用完

后就将仍存活的对象复制到另一块上，然后把之前的内存空间全部清理掉。缺点是要将内存可用空间

缩小为一半。但现在的商业虚拟机都采用这种算法回收新生代，但并不是1:1比例划分内存空间，而是

分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和Survivor中的一块，回收时把所有

存活对象复制到另一个Survivor上，最后清理掉Eden和之前的Survivor。HopSpot默认Eden与

Survivor的大小比例是8:1，当Survivor空间不够用时，就需要依赖其他内存（老年代）进行分配担保

（Handle Promotion），直接分配到担保区域中。

3、标记-整理算法

根据老年代的特点，一般使用标记-整理算法（Mark-Compact），标记过程与标记-清除算法一样

，之后将所有存活对象向一端移动，最后清理掉端边界外的内存。

4、分代收集算法

商业虚拟机采用的都是分代收集算法（Generational Collection），根据对象存活周期的不同将内存

划分为几块，一般就是新生代与老年代，然后针对各个年代的特点选用不同的收集算法，例如新生代

选用复制算法，老年代选用标记-清除或标记-整理算法。

5、HotSpot的算法

① 枚举根节点

为了保证可达性分析的一致性，GC在枚举根节点时要停止所有线程（Stop The World）以确

定在执行期间不会有新的引用关系发生。在停止时，HotSpot不需要检查所有执行上下文和全

局的引用位置，它使用了一组称为OopMap的数据结构来达到目的，在类加载完成的时候就已

经把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来了，JIT编译过程中也会在特定的位置记

录下栈和寄存中哪些位置是引用，所以GC时就可以直接得知这些信息了。

② 安全点

如果为每一条指令都生成OopMap数据，将会占用大量的额外空间，提高了GC的时间成本。

所以HotSpot没有这么做，它只是在特定的位置记录了这些信息，这些位置称为安全点

（Safepoint），程序执行时只有在到达安全点时才可以暂停开始GC。安全点的选定标准就是

“是否具有让程序长时间执行的特征”，“长时间执行”最明显的特征就是指令序列服用，例如方

法调用、循环跳转、异常跳转等。

在GC发生时，我们要将所有线程都跑到安全点上后才可以停顿下来。有两种方案可以选择：

● 抢先式中断（Preemptive Suspension）：在GC发生时首先把所有线程中断，如果

发现有线程中断的地方不再安全点上，就恢复线程直到它执行到安全点上。现在几乎没

有虚拟机采用这种方式。

● 主动式中断（Voluntary Suspension）：在GC需要中断线程时设置一个标志，各个

线程执行时主动轮询该标志，发现中断标志为真时就自己中断挂起，轮询标志的地点和

安全点是重合的，另外再加上创建对象需要分配内存的地方。

③ 安全区域

当线程处于Sleep状态或Blocked状态时，这时候它无法响应JVM的中断请求并执行到安全点

去挂起，所以需要安全区域（Safe Region）来解决。安全区域是指在一段代码片段中，引用

关系不会发生变化，区域内任何地点开始GC都是安全的。java queue 使用

程执行到安全区域中的代码时，首先标示自己进入安全区，所以GC时就不用再关注这些

线程了，当线程要离开安全区时，它要检查系统是否已经完成了枚举根节点（或者是整个GC

过程），如果完成了，线程继续进行，反之就要等待其完成后再离开安全区。

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