[数据结构与算法]彻底理解分代收集算法

分代收集算法

就目前来讲，业界各种商业虚拟机堆内存的垃圾收集，基本上都采用了分代收集。
可想而知，分代收集算法有多么重要。
分代收集算法的思想是：

根据对象的存活周期，把内存分成多个区域，不同区域使用不同的回收算法回收对象。

堆内存结构

Java 把堆分成了"新生代"个"老年代"，我们来看下图：

经过分代之后，垃圾回收可以分成以下几类：

• 新生代回收（Minor GC | Young GC）
• 老年代回收（Major GC）
• 清理整个堆（Full GC）

由于执行Major GC的时候，也会伴随着一次Minor GC，可以认为，Major GC ≈ Full GC
下面我们来看一下对象是怎么分配到堆内存的。
对象在创建的时候，会先存放到伊甸园。当伊甸园满了之后，就会触发垃圾回收。这个回收的过程是：把伊甸园中的对象拷贝到From survivor或者是To survivor里面去。
比如说，第一次回收把对象拷贝到From survior里了，那么下一次回收就会把存活的对象从From survior拷贝到To survior，再下一次就会把To survior里的对象拷贝到From surivor，周而复始。那么不难发现，这个过程使用了复制算法，这也就是为什么新生代要有两个survior的原因。
那么对象每经历一次垃圾回收之后，那么还存活的话，他的年龄就会加一。当对象的年龄达到阈值的话（默认是15），就会晋升到老年代，老年代里的对象存活率是比较高的。

老年代一般是采用标记清除或者标记整理的思想进行回收。

注意

这里需要说明一下，这里的过程只是一个典型的分配流程。实际情况是存在例外的：

1. 新建的对象不一定会分配到伊甸园，也有可能直接分配到老年代
   这里主要分为两种场景：
   1. 对象大于-XX:PretenureSizeThreshold（默认是0），就会直接分配到老年代
   2. 新生代空间不够
      如果你的对象非常的大，比如是一个超大数组，新生代的空间根本不够，那么这个时候也会直接放到老年代。因为新生代采用的是复制算法，在伊甸园分配大对象的话将会导致伊甸园和两个survior区大量的内存拷贝。
2. 对象不一定要达到年龄才进入老年代
   虚拟机有一个动态年龄的概念，如果Survior空间中所有相同年龄大小的总和大于Survivor空间的一半，那么年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进老年代。

垃圾回收的触发条件

新生代（Minor GC）触发条件

伊甸园空间不足，就会进行Minor GC回收新生代

老年代（Full GC）触发条件

• 老年代空间不足
• 元空间不足
• 要晋升老年代的对象所占用的空间大于老年代的剩余空间。
• 显式调用System.gc()
  • 建议垃圾回收器执行垃圾回收
  • -XX: +DisableExplicitGC 参数，忽略掉System.gc()的调用

总结

分代收集算法是根据对象的生命周期，把内存作分代，然后在分配对象的时候，不同生命周期的对象放在不同的代里面，不同的代上使用合适的回收算法进行回收，比方说，新生代里面的对象存活周期一般都比较短，每次垃圾回收的时候都会发现有大量的对象死去，所以新生代可以使用复制算法来完成垃圾收集。而老年代里的对象存活率比较高，所以就采用标记清除或者标记整理进行回收。

那么相比单纯的标记清除、标记整理、复制算法，分代带来了什么好处呢？

1. 分代可以更有效的清除不需要的对象。
2. 提升了垃圾回收的效率

最后，我们来总结一下分代收集算法的调优原则：

1. 合理设置Survivor区域大小，避免内存浪费
   因为Survivor区对内存的利用率不高，如果配置过大，内存浪费就会比较严重。
2. 让GC尽量发生在新生代，尽量减少Full GC的发生

再和大家介绍一下相关JVM的参数，大家可以先留个印象，后续我会在后面的博文中详细介绍每个参数的作用，以及如何调优：