垃圾收集器入门

1. GC的由来

C语言是如何清理内存的？

C语言本身是没有提供GC能力的，是程序员通过malloc来获取堆内存，通过free函数来释放内存。

那么让我想想，垃圾回收的执行逻辑跟业务操作是没有关系的。让我联想到“让程序员专注于业务开发“这句话，大师们应该会将垃圾回收这块工作给封装起来，下沉到高级语言的功能包中，于是Java，c++，c#...此类高级语言自带gc功能应运而生。

2. GC的步骤

关于GC，主要有以下步骤

第一步：哪些对象需要回收？
第二步：如何回收？

接下来，我围绕这2个步骤分析，垃圾收集的过程。

2.1 哪些对象需要回收

如果让我来实现这个功能，那么我会怎么做？先标记哪些对象没有被引用了，接着就是回收它。

Jdk标记垃圾对象的方法主要有2种：

• 引用计数法（废弃，存在循环引用问题）
• 可达性分析法（至今仍然在使用）

这里有2个关键点，面试的时候可能会被问到，

1. 引用计数法的循环引用问题是什么？
2. 可达性分析法，GC ROOT有哪些？

2.2 如何回收

JDK是如何回收上述的“垃圾对象”，我们需要考虑以下几个问题：

• 什么时候回收的？
• 使用什么算法回收的？

2.2.1 什么时候回收

我推理，应该有如下二种方式：

• 被动触发 比例法：对象引用失效的时候，触发GC，触发的条件是当前堆中，空闲内存占据总内存的一定比例，则启动GC。

• 定时触发

  定时清理法，启动守护线程去定期执行GC，触发条件同上。

2.2.2 使用什么算法回收的

如何判断垃圾回收算法是最好的呢？我理解需要满足以下条件：

• 1⃣️垃圾清理速度快
• 2⃣️清理后，堆内存的碎片少，近乎没有内存碎片
• 3⃣️垃圾清理的回收线程不影响用户线程（低延迟）
• 4⃣️垃圾清理消耗的资源少，包含cpu和垃圾收集器本身的内存消耗。（高吞吐量）

我们搞清楚垃圾回收的目标，再看jdk提供的垃圾收集的算法方案，可能会比较好理解点。

标记-清除算法

最简单的，标记完垃圾对象后，直接清除，如下图

缺点，从图中可以看出，容易产生内存碎片，不满足2⃣️。

标记-整理算法

解决了标记-清除算法的“内存碎片问题”，在GC后，移动存活对象，整理出连续空闲内存块，如下图

缺点，从上述描述中可知，移动存活对象，会引发对象内存地址的变更，存在用户线程与GC回收线程并发访问对象的地址变化冲突问题，JDK提供的解决方案是STW，即暂停用户线程，那么就不满足3⃣️的条件了。

标记-复制算法

也解决了标记-清除算法的“内存碎片问题”，核心思想是将其中内存块（S0），进行垃圾对象的标记，再将存活的对象复制到另一片空白内存中（S0），最后直接清除到S0的整块内存，近似压缩整理碎片空间了。如下图

缺点，从上述描述中可知，多占用了一块空白堆内存S1，不满足4⃣️

3. GC的实现产品

太晚了，改天待续...