Java 常见的垃圾回收算法以及它们的优缺点(总结版)

在Java中,常见的垃圾回收(Garbage Collection, GC)算法主要有以下几种,每种都有其独特的优缺点:

  1. 引用计数算法(Reference Counting)

    • 优点:实现简单,执行效率高,可以很好地与程序交织在一起。
    • 缺点:无法检测出循环引用。当两个或多个对象相互引用,且没有外部引用指向它们时,它们将无法被回收,从而导致内存泄漏。
  2. 标记-清除算法(Mark-Sweep)

    • 原理:从根对象(如静态变量、本地方法栈中的引用等)开始,递归地访问对象的所有成员变量,将可达的对象进行标记。然后,清除未被标记的对象。
    • 优点:实现简单,可以有效地回收大部分内存。
    • 缺点:会产生内存碎片,即未被使用的内存空间被分割成小块,导致大对象无法分配足够的连续内存空间。此外,标记和清除过程需要暂停应用程序,对性能有一定影响。
  3. 复制算法(Copying)

    • 原理:将内存划分为两个等大的区域,每次只使用其中一个区域。当该区域内存用完时,将存活的对象复制到另一个区域,然后清理原区域。
    • 优点:实现简单,不会产生内存碎片,且可以高效地回收内存。
    • 缺点:内存利用率低,因为只有一半的内存空间被用于存储对象。此外,当存活对象较多时,复制过程会消耗大量时间。
  4. 标记-整理算法(Mark-Compact)

    • 原理:在标记阶段与标记-清除算法相同,但在清除阶段,不是直接清除未标记的对象,而是将所有存活的对象移动到一端,然后清理掉边界以外的内存。
    • 优点:解决了标记-清除算法中的内存碎片问题,提高了内存利用率。
    • 缺点:在整理过程中需要移动存活对象,增加了执行时间和复杂性。此外,与标记-清除算法一样,标记和整理过程也需要暂停应用程序。
  5. 分代收集算法(Generational Collection)

    • 原理: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-清除"或者"标记-整理"算法来进行回收。
    • 优点:结合了不同算法的优点,能够高效地回收内存。
    • 缺点:增加了算法实现的复杂性。

以上就是在Java中常见的垃圾回收算法及其优缺点。需要注意的是,不同的Java虚拟机(JVM)实现可能会使用不同的垃圾回收算法,甚至在同一JVM实现中也可能同时使用多种算法来适应不同的应用场景。

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