Java垃圾回收之标记压缩算法详解

什么是标记压缩算法

标记压缩算法（Mark-Compact Algorithm）是一种垃圾回收算法，它与标记清除算法和复制算法并称为三大经典垃圾回收算法之一。它是针对标记清除算法可能产生的内存碎片问题而提出的。

标记压缩算法分为两个步骤：标记活动对象和压缩内存。在标记活动对象阶段，标记所有存活对象，并将其从不可达对象中区分出来。然后在压缩阶段，将所有存活对象"压缩"到一起，形成紧凑的内存空间，从而避免了内存碎片的产生。

标记压缩算法的过程

标记压缩算法包含了标记和压缩两个过程，下面分别进行说明。

标记过程

标记过程与标记清除算法的标记过程类似，都是从根对象开始进行遍历，标记所有能够到达的存活对象。具体过程如下：

1. 从根对象开始遍历，将所有可达（即存活）的对象都标记为活动对象。
2. 标记完所有活动对象后，将所有不可达（即死亡）的对象标记为死亡对象。

压缩过程

压缩过程是标记压缩算法的核心步骤。在这个过程中，我们将活动对象向一个方向移动，从而将它们压缩在一块，消除了内存碎片。

下面是压缩过程的详细步骤：

1. 将所有标记为活动对象的对象，按照从低地址到高地址的顺序排列。同时维护一个指针，表示当前要移动的活动对象所在的位置。
2. 遍历整个堆空间，将指针指向的对象移动到内存堆的开始位置，并更新指向该对象的引用。同时更新指针指向下一个还未移动的活动对象。
3. 当指针指向了最后一个未移动的活动对象，就表示所有活动对象都被压缩在一起了，此时将其余的空间释放。

注意事项

标记压缩算法有一个缺点，就是它需要在压缩过程中移动内存中的大量内容，这会带来一定的性能损失。

总的来说，标记压缩算法适用于需要处理大量内存时的情况。

示例说明

下面给出两个示例说明：

示例1

假设我们有一个内存堆，其中存放着20个对象，其中10个对象已经没有引用。在这种情况下，如果使用标记压缩算法，我们的内存堆将被压缩成10个对象，从而避免了内存碎片的产生。

示例2

假设我们有一个内存堆，其中有10个相互引用的对象。在这种情况下，这些对象需要全部标记为活动对象，然后进行压缩。在压缩过程中，我们需要将它们按照地址顺序排列，并将它们向低地址方向移动，直到它们被压缩在一起。