GC机制

垃圾收集的意义

垃圾收集的出现解放了C++中手工对内存进行管理的大量繁杂工作，手工malloc,free不仅增加程序复杂度，还增加了bug数量。

分代收集。即在新生代和老生代使用不同的收集方式。在垃圾收集上，目标主要有：加大系统吞吐量（减少总垃圾收集的资源消耗）；减少最大STW（Stop-The-World）时间；减少总STW时间。不同的系统需要不同的达成目标。而分代这一里程碑式的进步首先极大减少了STW，然后可以自由组合来达到预定目标。

可达性检测

引用计数：一种在jdk1.2之前被使用的垃圾收集算法，我们需要了解其思想。其主要思想就是维护一个counter，当counter为0的时候认为对象没有引用，可以被回收。缺点是无法处理循环引用。目前iOS开发中的一个常见技术ARC（Automatic Reference Counting）也是采用类似的思路。在当前的JVM中应该是没有被使用的。

根搜算法：思想是从gc root根据引用关系来遍历整个堆并作标记，称之为mark，等会在具体收集器中介绍并行标记和单线程标记。之后回收掉未被mark的对象，好处是解决了循环依赖这种『孤岛效应』。这里的gc root主要指：

a.虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象

b.方法区中的类静态属性引用的对象

c.方法区中的常量引用的对象

d.本地方法栈中JNI的引用的对象

整理策略

复制：主要用在新生代的回收上，通过from区和to区的来回拷贝。需要特定的结构（也就是Young区现在的结构）来支持，对于新生成的对象来说，频繁的去复制可以最快的找到那些不用的对象并回收掉空间。所以说在JVM里YGC一定承担了最大量的垃圾清除任务。

标记清除/标记整理：主要用在老生代回收上，通过根搜的标记然后清除或者整理掉不需要的对象。

清除的过程

这里可以看到清除会产生碎片空间，对内存利用不是很好，但不是说整理优于清除，毕竟整理会更慢。比如CMSGC就是使用清除而不是整理的。

思考一下复制和标记清除/整理的区别，为什么新生代要用复制？因为对新生代来讲，一次垃圾收集要回收掉绝大部分对象，我们通过冗余空间的办法来加速整理过程（不冗余空间的整理操作要做swap，而冗余只需要做move）。同时可以记录下每个对象的『年龄』从而优化『晋升』操作使得中年对象不被错误放到老年代。而反过来老年代偏稳定，我们哪怕是用清除，也不会产生太多的碎片，并且整理的代价也并不会太大。

具体的垃圾收集器

新生代收集器：有Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器

老生代收集器：Serial Old收集器、Parallel Old收集器、CMS收集器、G1收集器

。

Parallel Scavenge收集器：生代收集器，使用复制算法，并行多线程

Serial Old收集器：Serial收集器的老年代版本，单线程，使用标记-整理算法。

Parallel Old收集器：Parallel Scavenge收集器的老年代版本，多线程，使用标记-整理算法

CMS收集器：一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，基于“标记-清除”算法。运作过程分四个步骤：初始标记 、并发标记、重新标记、并发清除。

G1的特点：并行与并发、分代手机、空间整合、可预测的停顿

垃圾收集器大家庭

以上所有的垃圾收集器都会发生STW，只不过FGC的STW时间更长。

几款重点研究的垃圾收集器：

CMSGC：

CMS(Concurrent Mark-Sweep)是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合，因此我们又叫它低延迟垃圾收集器。在启动JVM参数加上-XX:+UseConcMarkSweepGC ，这个参数表示对于老年代的回收采用CMS，注意此时新生代默认使用的是ParNew。CMS采用的基础算法是：标记—清除。

MSCGC vs CMSGC

MSCGC vs CMSGC

和普通序列化整理（MSC）区别在于有三个mark阶段（实际上还有个预清理过程，但对于解释清楚CMSGC没有帮助就忽略了）。CMSGC的精髓在于因为做到了不STW的情况下进行mark，我们得到了更短的总STW时间，代价是因为并行mark产生了『脏数据』即在mark的同时又生成了需要mark的对象，我们必须再进行一次STW，并收尾（remark）。

同时，我们要注意到得到更短的STW的同时，我们牺牲了系统吞吐量，CMSGC总吞吐量比ParOld要更低。

G1GC

作为最新的垃圾收集器，有可能在jdk9中成为默认的垃圾收集器。

主要思路是将新生代老生代进一步分为多个region，每次gc可以针对部分region而不是整个堆内存。由此可以降低stw的单次最长时间，代价是可能在总时间上会更高。

G1GC让系统在整体吞吐量略降的情况下变得更加平滑稳定。

永久带基本不参与垃圾回收,永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全Full GC

没有最优的g收集器，只有最适合的gc收集器。