今天和大家一起解析下常見的gc演算法設計。
gc是一種軟體進行自動的記憶體**的方式。
如果軟體執行過程中，發現某些物件沒有了引用（或者稱之為不可達）的狀態時，就會啟動gc過程。將這部分記憶體進行釋放。以避免程式設計師因為忘記顯示釋放記憶體導致程式出現out of memory。
gc的過程主要分為標記、移動和壓縮
軟體先分析堆中的所有記憶體物件，判斷是否「存活」。
如果乙個物件沒有保持著被其他存活物件引用，就需要被清理
將標記為存活的物件移動到另乙個記憶體空間（老生代）
由於記憶體清理之後會出現很多碎片（非連續的小段可用記憶體），因此往往需要對其進行移動，確保大塊的記憶體可用空間。（有時候移動和壓縮會放在一起操作）
這裡我們先思考乙個問題，為什麼需要把存活的物件移動到另乙個記憶體空間。
首先，gc是乙個非常耗效能的過程。
因為在gc過程中，你的程式中各個物件的引用指向的記憶體位址可能發生改變。
如果此時你仍然在執行程式，就可能訪問到錯誤的記憶體位址。
因此gc期間會掛起程式的執行，也就是我們俗稱的stop the world。
在這乙個限制下，我們設計gc演算法的時候，必須做到盡可能少的進行gc。
我們每次gc時，盡可能保證掃瞄的物件最大比例的釋放記憶體。這樣可用記憶體越多，觸發gc的次數就會越少。
ok，我們再引進乙個社會工程學知識，就是越新建立的物件，被清理的概率越高。
如果乙個物件經過了一次gc，仍然存活了下來，那麼它很有可能再下一次gc中存活。
那麼將其放在乙個單獨的記憶體空間（老生代）中，可以有效的減少這些長生命週期物件的gc次數。
而僅對這些新生成的物件（新生代）進行gc，可以使用更少的物件掃瞄，完成近似相當的記憶體釋放。
只有當老生代的記憶體空間也滿了，才會進行老生代的gc。
我們再思考一下，如果老生代也滿了，那麼gc時記憶體物件還能移動到**去呢？
在開乙個「老老生代」？那「老老生代」也滿了呢？
我們當然不能無限的開闢這麼多的記憶體空間，放置gc存活的物件，這樣記憶體的有效使用率太低了。
這裡我們會在原始的老生代記憶體空間直接移動物件，將那些被**的物件產生的記憶體碎片壓縮即可。
.net的gc設計很簡單，就同我們剛剛分析的情況基本一致。
它將記憶體分為三個區域，第0代，第1代，第2代。
所有的新物件的記憶體會分配至第0代。
當第0代滿了，觸發gc將第0代清空，將存活物件提公升至第1代。
當第1代滿了，再存活物件提公升至第2代。
當第2代滿了，gc後的存活物件直接在第2代的空間進行碎片壓縮。
在.net的gc設計中可能會出現這種情況，在第0代gc過程中，最新生成的記憶體物件被提公升到了第1代中。
但是這些物件很可能是一些短生命週期的物件，僅僅是「偶然」在gc之前生成罷了。
但是這些物件被提公升至第1代之後，很可能在之後的多次gc中，都不能被清理。
這些「無用」的記憶體占用就會消耗我們軟體的記憶體空間。
v8 採用了另一種設計思想。
v8僅有新生代和老生代兩個空間，並且它將新生代分成了from和to兩個半空間。
每次新物件直接生成在from半空間內。
當觸發gc時，from半空間內存活的物件被移動到to半空間內。
然後令to成為新的from半空間，from成為新的to半空間，即「半空間翻轉」
在下一次gc時，檢查gc存活物件，如果已經經歷了一次gc，那麼提公升至老生代，否則還是移動到to半空間。
在v8的這種設計下，物件必須經歷2次gc後才能提公升到老生代。
避免了因為生成時機問題，導致記憶體中的「生命週期」延長。
v8半空間的設計也會帶來的乙個問題就是，新生代的記憶體可用空間只有一半。
那麼有沒有什麼方式可以增加一些空間呢？
jvm設計gc時將新生代分成了三塊，eden，s0和s1（from倖存空間，to倖存空間）。
所有的物件建立時，記憶體分配至eden區域。
而當第一gc時存活物件提公升至s0區域（from倖存空間）。
再下一次gc時，會將eden和s0一起進行gc，並且將存活物件移動至s1區域（to倖存空間）。
然後和v8一樣s0和s1，發生「倖存空間翻轉」
僅當物件在倖存空間存活超過了8次，才提公升至老生代。
這種設計基於如下現實：每次gc僅有少部分物件存活。
因此jvm就將需要進行翻轉的半空間縮小了，這樣就能有更大的空間用於新物件記憶體分配。
這裡我們分析了.net，v8和jvm的gc設計，但是並不是說明那種軟體的gc演算法更好，所有的演算法架構都是進行一種設計取捨。
我們需要知道大部分情況下，gc能夠直接幫我們處理記憶體問題。
而在那些記憶體敏感的應用場景，期望依賴某一軟體的gc設計原生機制來自動處理，也是不會奏效的。
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