原文出处： wingjay

垃圾接纳机制是 Java 很是重要的特性之一，也是口试题的常客。它让开拓者无需存眷空间的建设和释放，而是以守护历程的形式在靠山自动接纳垃圾。这样做不只提高了开拓效率，软件开发，变动进了内存的利用状况。

本日本文来对垃圾接纳机制举办讲授，主要涉及下面几个问题：

什么是堆内存？

什么是垃圾？

有哪些要领接纳这些垃圾？

什么是分代接纳机制？

什么是 Java 堆内存

堆是在 JVM 启动时建设的，主要用来维护运行时数据，如运行进程中建设的工具和数组都是基于这块内存空间。Java 堆长短常重要的元素，假如我们动态建设的工具没有获得实时接纳，一连会萃，最后会导致堆空间被占满，内存溢出。

因此，Java 提供了一种垃圾接纳机制，在靠山建设一个守护历程。该历程会在内存告急的时候自动跳出来，把堆空间的垃圾全部举办接纳，从而担保措施的正常运行。

那什么是垃圾呢？

所谓“垃圾”，就是指所有不再存活的工具。常见的判定是否存活有两种要领：引用计数法和可达性阐明。

引用计数法

为每一个建设的工具分派一个引用计数器，用来存储该工具被引用的个数。当该个数为零，意味着没有人再利用这个工具，可以认为“工具灭亡”。可是，这种方案存在严重的问题，就是无法检测“轮回引用”：当两个工具相互引用，即时它俩都不被外界任何对象引用，它俩的计数都不为零，因此永远不会被接纳。而实际上对付开拓者而言，这两个工具已经完全没有用处了。

因此，Java 里没有回收这样的方案来鉴定工具的“存活性”。

可达性阐明

这种方案是今朝主流语言里回收的工具存活性判定方案。根基思路是把所有引用的工具想象成一棵树，从树的根结点 GC Roots 出发，一连遍历找出所有毗连的树枝工具，这些工具则被称为“可达”工具，或称“存活”工具。其余的工具则被视为“灭亡”的“不行达”工具，或称“垃圾”。

参考下图，object5,object6 和 object7 即是不行达工具，视为“灭亡状态”，软件开发，应该被垃圾接纳器接纳。

GC Roots 毕竟指谁呢？

我们可以揣摩，GC Roots 自己必然是可达的，这样从它们出发遍历到的工具才气担保必然可达。那么，Java 里有哪些工具是必然可达呢？主要有以下四种：

虚拟机栈（帧栈中的当地变量表）中引用的工具。

要领区中静态属性引用的工具。

要领区中常量引用的工具。

当处所法栈中 JNI 引用的工具。

不少读者大概对这些 GC Roots 似懂非懂，这涉及到 JVM 自己的内存布局等等，将来的文章会再做深入讲授。这里只要知道有这么几种范例的 GC Roots，每次垃圾接纳器会从这些根结点开始遍历寻找所有可达节点。

有哪些方法来接纳这些垃圾呢？

上面已经知道，所有 GC Roots 不行达的工具都称为垃圾，参考下图，玄色的暗示垃圾，灰色暗示存活工具，绿色暗示空缺空间。

那么，我们如何来接纳这些垃圾呢？

标志－清理

第一步，所谓“标志”就是操作可达性遍历堆内存，把“存活”工具和“垃圾”工具举办标志，获得的功效如上图；
第二步，既然“垃圾”已经标志好了，那我们再遍历一遍，把所有“垃圾”工具所占的空间直接 清空 即可。

功效如下：

这即是 标志－清理 方案，简朴利便 ，可是容易发生 内存碎片。

标志－整理

既然上面的要了解发生内存碎片，那好，我在清理的时候，把所有 存活 工具扎堆到同一个处所，让它们待在一起，这样就没有内存碎片了。

功效如下：

这两种方案适合 存活工具多，垃圾少 的环境，它只需要清理掉少量的垃圾，然后挪动下存活工具就可以了。

复制

这种要领较量粗暴，直接把堆内存分成两部门，一段时间内只答允在个中一块内存长举办分派，当这块内存被分派完后，则执行垃圾接纳，把所有 存活 工具全部复制到另一块内存上，当前内存则直接全部清空。

参考下图：

起初时只利用上面部门的内存，直到内存利用完毕，才举办垃圾接纳，把所有存活工具搬到下半部门，并把上半部门举办清空。