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本文出自zhh_happig的简书博客，谢谢

以下内容，是本人学习的笔记和工作中的总结，仅供大家参考，有误的地方还请指正

一 判定垃圾对象算法

• 引用计数法

  • 在对象中添加一个计数器，记录着指向对象的引用的个数
  • 当有新的引用指向这个对象的时，计数器+1，当指向对象的引用被置null时，计数器-1
  • 当计数器的值为0，那么这个对象就是垃圾对象，就会被垃圾回收器回收
  • 缺陷：当对象1中有引用指向对象2，对象2中有引用指向对象1，但是再也没有其他外部引用指向对象1和对象2，对象1、对象2是垃圾对象。通过引用计数法，对象1、对象2计数器都为1，不会被垃圾回收器回收。
  • 不推荐使用

• 可达性分析法

  • 该算法的基本思路就是通过GC Roots对象作为起点，从这些节点开始向下搜索
  • 搜索走过的路径被称为引用链
  • 当一个对象，从GC Roots节点向下搜索，没有任何一条路径能够达到该对象，那么这个对象就是垃圾对象
  • 可以做为GC Roots的对象包括
    • 虚拟机栈中引用指向的对象
    • 方法区中类静态属性所引用的对象
    • 方法区中常量所引用的对象
    • 本地方法栈中引用的对象

二 垃圾回收算法

• 标记-清除算法

  • 分为标记和清楚2步
  • 标记：就是通过可达性分析法将对象标记为垃圾对象
  • 清除：将垃圾对象回收
  • 缺点：存在效率问题和空间问题
    • 垃圾对象在堆内存中是散乱的，被清除之后，会导致越来越多不连续的空间，当分配大对象时，要寻找一片合适的内存空间，就会变得困难
    • 如果找不到合适的内存空间存放这个大对象，就会触发一次GC，影响性能

• 复制算法

  • 年轻代的垃圾收集算法，在年轻代对象存活率低，复制算法效率很高
  • 将堆内存分成2部分，只在其中一部分中分配内存
  • 垃圾回收后，把存活的对象复制到另一部分内存连续的空间上
  • 就这样在2个内存中循环复制，这样解决了 标记-清除算法 中的效率问题
  • 缺点：由于只在其中一部分中分配内存，存在内存浪费问题
    • 再将内存细分，即可降低内存浪费，详见Eden、Survivor 0 、Survivor 1、Tenured

• 标记-整理算法

  • 年老代的垃圾收集算法
  • 在年老代对象存活率高，复制算法效率低，使用标记-整理算法
  • 标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，
  • 整理：不是直接清除，而是对内存里面的对象进行重新整理，让所有存活的对象都向一端移动，依次排列，那么端边界另一边的就都是垃圾对象了，直接清理掉
  • 标记-整理算法唯一的缺点就是效率也不高，不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。从效率上来说，标记-整理算法要低于复制算法。

• 分代收集算法

  • 根据不同的内存区选择不同的算法
  • 在年轻代，选择复制算法
  • 在年老代，选择标记-整理算法

三 垃圾回收器

• Serial

  • 年轻代垃圾收集器，采用复制算法
  • 串行收集器：如果serial要收集垃圾，必须让程序其他线程停掉，收集完毕，程序其他线程继续执行
  • 单线程垃圾收集器：serial单线程收集垃圾
  • 整体效率低

• Serial Old

  • 它是Serial收集器的年老代版本，与Serial相似，区别是使用“标记-整理”算法

• Parnew

  • 年轻代垃圾收集器，采用复制算法
  • 串行收集器：如果parnew要收集垃圾，必须让程序其他线程停掉，收集完毕，程序其他线程继续执行
  • 多线程垃圾收集器：parnew多线程收集垃圾

• Parallel scavenge

  • 与parnew类似，区别是parallel scavenge能控制吞吐量
  • 吞吐量 = 执行用户代码的时间 / (执行用户代码的时间 + 垃圾回收所占用的时间)
    • -xx:MaxGCPauseMillis 垃圾收集器停顿最大时间，就是垃圾收集线程(多线程)收集垃圾的时间，是不是设置越小就越好呢？假设设置100ms，垃圾收集器分配的内存可能是1G，设置为1ms，垃圾收集器分配的内存可能只有10M，因为只有10M这么小的内存才能在1ms内收集完，那么10M内存显然太小了，就会造成垃圾频繁回收。原来100ms回收一次的任务，现在如果1ms回收一次，可能要频繁回收80次，对比之下性能并没有多大提升。所以不是设置的越小越好，应该更具实际情况设置一个合理值。
    • -xx:CGTimeRatio 吞吐量大小
  • 适用注重吞吐量的后端服务

• Parallel Old

  • 是Parallel Scavenge收集器的年老代版本，与Parallel Scavenge相似，但与Parallel Scavenge不同的是，它使用的是“标记-整理算法”
  • 使用方式：-XX:+UseParallelOldGC，打开该收集器后，将使用Parallel Scavenge(年轻代)+Parallel Old(年老代)的组合进行GC

• CMS

  • 年老代、永久代垃圾收集器，采用标记-清除算法
  • 并行收集器：垃圾收集线程可以和程序其他线程并发执行
  • 多线程垃圾收集器：CMS多线程收集垃圾
  • 工作过程
    • 初始标记：造成程序其他线程停顿。标记垃圾对象
    • 并发标记：与程序线程并发运行。在运行期间会发生对象的引用变更等等情况，对于这些对象，都是需要进行重新标记的，否则会发生漏标的情况。这个阶段因为是并发的容易导致concurrent mode failure
    • 重新标记：会造成程序其他线程停顿。重新标记的内存范围是整个堆，包含young_gen和old_gen。为什么要扫描新生代呢，因为对于老年代中的对象，如果被新生代中的对象引用，那么就会被视为存活对象，即使新生代的对象已经不可达了。所以需要标记young_gen和old_gen。
    • 并发清理：与程序线程并发运行。并发清理阶段用户线程还在运行着，伴随程序运行自然就还会有新的垃圾不断产生，这一部分垃圾出现在标记过程之后，CMS无法在当次收集中处理掉它们，只好留待下一次GC时再清理掉。这一部分垃圾就称为“浮动垃圾”。
    • 并发重置：与程序线程并发运行。重新设置CMS算法内部的数据结构，准备下一个CMS生命周期的使用
  • 优点
    • 并发收集
    • 低停顿：只有初始标记和重新标记会造成程序其他线程短暂停顿
  • 缺点
    • 占用大量的cpu资源
    • 无法处理浮动垃圾
    • 出现Concurrent Mode Failure
    • CMS收集与应用线程会同时增加对堆内存的占用，也就是说，CMS必须要在老年代堆内存用尽之前完成垃圾回收，否则CMS回收失败，出现Concurrent Mode Failure；
    • 年老代的剩余空间无法满足新对象的空间分配，也会出现这个错误
    • 在出现Concurrent Mode Failure时，将触发担保机制，Serial Old收集器将会以STW的方式进行一次full gc，从而造成较大停顿时间，影响性能

• G1(Garbage First)

  • JDK7增加，成为HotSpot重点发展的垃圾回收技术，被HotSpot团队寄予取代CMS的使命
  • 将会被安排成为JDK9的默认垃圾收集器
  • 并行收集器：垃圾收集线程可以和程序其他线程并发执行
  • 多线程垃圾收集器：G1多线程收集垃圾
  • 详见G1垃圾收集器

四 垃圾回收器作用内存区域以及他们之间的组合关系

• 7种不同分代的收集器

  • Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1；

• 垃圾收集器所属区域

  • 年轻代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
  • 年老代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS
  • 整堆收集器：G1

• 两个收集器间有连线，表明它们可以搭配使用

  • Serial/Serial Old
  • Serial/CMS
  • ParNew/Serial Old
  • ParNew/CMS
  • Parallel Scavenge/Serial Old
  • Parallel Scavenge/Parallel Old
  • G1

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