面试题：Java内存回收算法中标记 - 清除算法和标记 - 整理算法的对比

Question

在Java内存回收场景下，标记 - 清除算法和标记 - 整理算法都用于堆内存回收，请详细对比两者在实现过程、优缺点以及适用场景方面的不同。

Answer 1

实现过程

• 标记 - 清除算法：
  1. 标记阶段：从根对象集合（如栈中的引用、静态变量等）开始遍历，标记所有可达对象。
  2. 清除阶段：遍历堆内存，回收所有未被标记的对象，即不可达对象所占用的内存空间。
• 标记 - 整理算法：
  1. 标记阶段：同标记 - 清除算法，从根对象集合开始遍历，标记所有可达对象。
  2. 整理阶段：将所有可达对象向内存的一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存空间。

优缺点

• 标记 - 清除算法：
  • 优点：实现简单，不需要进行对象移动，减少了整理操作带来的额外开销。
  • 缺点：
    • 产生内存碎片：由于回收的内存空间是不连续的，会在堆内存中产生大量碎片，可能导致后续大对象无法分配到连续内存空间。
    • 效率较低：标记和清除过程都需要遍历堆内存，时间复杂度较高。
• 标记 - 整理算法：
  • 优点：
    • 不会产生内存碎片：通过移动对象，保证了内存的连续性，有利于后续大对象的分配。
    • 空间利用率高：连续的内存空间能更有效地利用。
  • 缺点：
    • 整理开销大：移动对象的操作需要复制对象，并且需要调整对象的引用，开销较大。
    • 效率较低：整理过程会消耗较多时间，尤其是对象数量较多时。

适用场景

• 标记 - 清除算法：适用于对象存活率较低的场景，即大部分对象都是短期存活，很快就会变为不可达对象。在这种场景下，产生的碎片相对较少，并且整理操作的开销可以避免。
• 标记 - 整理算法：适用于对象存活率较高的场景，或者需要分配大对象的场景。因为连续的内存空间可以更好地满足大对象的分配需求，避免因内存碎片导致的分配失败。