Java中所有对象（基本类型除外）都在堆上分配对象，这在其他很多语言中，代价十分高
昂。然而，垃圾回收器对于提高对象的创建速度，却具有明显的效果。存储空间的释放会影响
存储空间的分配，这是某些Java虚拟机的工作方式，Java从堆分配空间的速度，可以和其他语
言从堆栈上分配空间的速度相媲美。
打个比方，你可以把C++里的堆想像成一个院子，里面每个对象都负责管理自己的地盘，
一段时间以后，对象可能被销毁，但地盘必须加以重用。在某些Java虚拟机中，堆的实现截然
不同：它更像一个传送带，每分配一个新对象，它就往前移动一格。这意味着对象存储空间的
分配速度非常快。 Java的“堆指针”只是简单地移动到尚未分配的区域，其效率比得上C++在堆
栈上分配空间的效率。当然，实际过程中在簿记工作方面还有少量额外开销，但比不上査找可
用空间开销大。
Java中的堆不可能完全像传送带那样工作。要真是那样的话，势必会导致频繁的内存页面
调度——将其移进移出硬盘，因此会显得需要拥有比实际需要更多的内存。页面调度会显著地
影响性能，最终，在创建了足够多的对象之后，内存资源将耗尽。其中的秘密在于垃圾回收器
的介入。当它工作时，将一面回收空间，一面使堆中的对象紧凑排列，这样“堆指针”就可以很容
易移动到更靠近传送带的开始处，也就尽量避免了页面错误。通过垃圾回收器对对象重新排
列，实现了一种髙速的、有无限空间可供分配的堆模型。
垃圾回收机制
引用记数是一种简单但速度很慢的垃圾回收技术。每个对象都含有一个引用记数器，当有
引用连接至对象时，引用计数加1。当引用离开作用域或被置为null时，引用计数减1。虽然管理
引用记数的开销不大，但这项开销在整个程序生命周期中将持续发生。垃圾回收器会在含有全
部对象的列表上遍历，当发现某个对象的引用计数为0时，就释放其占用的空间（但是，引用记
数模式经常会在记数值变为0时立即释放对象)。这种方法有个缺陷，如果对象之间存在循环引
用，可能会出现“对象应该被回收，但引用计数却不为零”的情况。对垃圾回收器而言，定位这样
的交互自引用的对象组所需的工作量极大。引用记数常用来说明垃圾收集的工作方式，但从未
被应用在任何一种Java虚拟机实现中。
在一些更快的模式中，垃圾回收器并非基于引用记数技术。它们依据的思想是：对任何
“活”的对象，一定能最终追溯到其存活在堆栈或静态存储区之中的引用。这个引用链条可能会
穿过数个对象层次。由此，如果从堆栈和静态存储区幵始，遍历所有的引用，就能找到所有
“活”的对象。对干发现的每个引用，必须追踪它所引用的对象，然后是此对象包含的所有引用,
如此反复进行，直到“根源于堆栈和静态存储区的引用”所形成的嗯络全部被访问为止。你所
访问过的对象必须都是“活”的。注意，这就解决了“交互自引用的对象组”的问题——这种
现象根本不会被发现，因此也就被自动回收了。
在这种方式下，Java虚拟机将采用一种自适应的垃圾回收技术。至于如何处理找到的存活
对象，取决干不同的Java虚拟机实现。有一种做法名为停止-复制（stop-and-copy)。这意味
着，先暂停程序的运行（所以它不属于后台回收模式），然后将所有存活的对象从当前堆复制
到另一个堆，没有被复制的全部都是垃圾。当对象被复制到新堆时，它们是一个挨一个的，所
以新堆保持紧凑排列，然后就可以按前述方法简单、直接地分配新空间了。
当把对象从一处搬到另一处时，所有指向它的那些引用都必须修正。位于堆或静态存储区
的引用可以直接被修正，但可能还有其他指向这些对象的引用，它们在遍历的过程中才能被找
到（可以想像成有个表格，将旧地址映射至新地址)。
对于这种所谓的“复制式回收器”而言，效率会降低，这有两个原因。首先，得有两个堆，
然后得在这两个分离的堆之间来回捣腾，从而得维护比实际需要多一倍的空间。某些Java虚拟
机对此问题的处理方式是，按需从堆中分配几块较大的内存，复制动作发生在这些大块内存
之间。
第二个问题在于复制。程序进入稳定状态之后，可能只会产生少量垃圾，甚至没有垃圾。
尽管如此，复制式回收器仍然会将所有内存自一处复制到另一处，这很浪费。为了避免这种情
形，一些 Java 虚拟机会进行检查：要是没有新垃圾产生，就会转换到另一种工作模式（即“自
适应”）。这种模式称为标记-清扫（ mark-and-sweep ) , Sun 公司早期版本的 Java 虚拟机使用
了这种技术。对一般用途而言，“标记-清扫”方式速度相当慢，但是当你知道只会产生少全垃圾
甚至不会产生垃圾时，它的速度就很快了。
“标记-清扫”所依据的思路同样是从堆栈和静态存储区出发，迫历所有的引用，进而找出所
有存活的对象。每当它找到一个存活对象，就会给对象设一个标记，这个过程中不会回收任何
对象。只有全部标记工作完成的时候，清理动作才会开始。在清理过程中，没有标记的对象将
披释放，不会发生任何复制动作。所以剩下的堆空间是不连续的，垃圾回收器要是希望得到连
续空间的话，就得重新整理剩下的对象。
‘停止-复制”的意思是这种垃圾回收动作不是在后台进行的；相反，垃圾回收动作发生的同
时，程序将会被暂停。在 Sun 公司的文档中会发现，许多参考文献将垃圾回收视为低优先级的
后台进程，但事实上垃圾回收器在 Sun 公司早期版本的 Java 虚拟机中并非以这种方式实现
的。当可用内存数里较低时， Sun 版本的垃圾回收器会暂停运行程序，同样，‘标记-清扫”工作
也必须在程序暂停的情况下才能进行。
如前文所述，在这里所讨论的 Java 虚拟机中，内存分配以较大的“块”为单位。如果对象较
大，它会占用单独的块。严格来说，“停止-复制”要求在释放旧有对象之前，必须先把所有存活
对象从旧堆复制到新堆，这将导致大量内存复制行为。有了块之后，垃圾回收器在回收的时候
就可以往废弃的块里拷贝对象了。每个块都用相应的代数( generadon count ）来记录它是否还
存活。通常，如果块在某处被引用，其代数会增加；垃圾收器将对上次回收动作之后新分配的
块进行整理。这对处理大量短命的临时对象很有帮助。 垃圾回收器会定期进行完整的清理动作
——大型对象仍然不会被复制（只是其代数会增加），内含小型对象的那些块则被复制并整
理。Java 虚拟机会进行监视，如果所有对象都很稳定，垃圾回收器的效率降低的话，就切换
到“标记-清扫”方式．同样， Java 虚拟机会跟踪”标记-清扫”的效果，要是堆空间出现很多碎片，
就会切换回“停止-复制”方式。这就是“自适应”技术，你可以给它个罗嗦的称呼：“自适应的、分
代的、停止-复制、标记-清扫”式垃圾回收器。
Java 虚拟机中有许多附加技术用以提升速度。尤其是与加载器操作有关的，被称为“即时”
( Just - In - Time , JIT）编译器的技术。这种技术可以把程序全部或部分翻译成本地机器码（这
本来是 Java 虚拟机的工作），程序运行速度因此得以提升。当需要装载某个类（通常是在为该
类创建第一个对象）时，编译器会先找到其 .class文件，然后将该类的字节码装入内存。此时，
有两种方案可供选择。一种是就让即时编译器编译所有代码。但这种做法有两个缺陷：这种
加载动作散落在整个程序生命周期内，累加起来要花更多时间；并且会增加可执行代码的长
度（字节码要比即时编译器展开后的本地机器码小很多〕，这将导致页面调度，从而降低程序
速度。另一种做法称为惰性评估（lazy evaluation）,意思是即时编译器只在必要的时候才编译
代码。这样，从不会被执行的代码也许就压根不会被JIT所编译。新版JDK中Java HotSpot的技
术就采用了类似方法，代码每次被执行的时候都会做一些优化，所以执行的次数越多，它的
速度就越快。
