一、垃圾回收解决3个问题
1、哪些内存需要被回收？
- 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域随线程而生，随线程而灭，方法结束或线程结束时，内存自然就跟随回收了，因此无须过多考虑回收问题。
- 堆和方法区内存是动态分配的，垃圾收集器所关注的是这部分内存。但是方法区回收性价比低，虚拟机规范不要求对其进行回收，因此，垃圾收集器最终只需关注java堆的回收。
2、什么时候回收？
判断对象已死则回收，两种对象存活判定方法：
- 引用计数算法：给对象添加一个引用计数器，每增加一个引用则计数值加1；当引用失效则计数器减1；当引用计数器为0，则对象不可用。该方法无法解决循环引用问题。
- 可达性分析算法：GC Roots对象作为起点，向下搜索，搜索路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连，则此对象不可用。
GC Roots对象：
A、虚拟机栈和本地方法栈引用的对象。
B、方法区常量或类静态属性所引用的对象。
3、如何回收？
垃圾收集器
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1、新生代
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Serial
单线程收集器，使用复制算法，在垃圾收集期间，必须暂停其他所有工作线程，直到它收集结束。虚拟机运行在client模式下默认的新生代收集器。具有简单高效的优点。
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ParNew
Serial收集器的多线程版本，支持线程并行去完成垃圾收集工作，使用复制算法，在垃圾收集期间，必须暂停其他所有工作线程，直到它收集结束。虚拟机运行在server模式下默认的新生代收集器。性能与Serial类似。
ParNew收集器也是使用-XX:+UseConcMarkSweepGC选项后默认的新生代收集器，也可以使用-XX:+UseParNewGC选项来强制指定。
ParNew默认开启的线程数与CPU数量相同，可以使用-XX:ParallelGCThreads来限制垃圾收集器的线程数。
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Parallel Scavenge
并行多线程收集器，使用复制算法，区别于其他收集器的关注点：尽可能缩短垃圾收集时用户线程停顿的时间，Parallel Scavenge目标则是达到一个可控制的吞吐量。所谓吞吐量就是CPU用于运行用户代码时间与CPU总消耗时间的比值，吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)。参考ParNew配图。
两个参数控制吞吐量：
A、-XX:MaxGCPauseMillis 最大垃圾收集停顿时间
B、-XX:GCTimeRatio 吞吐量大小，垃圾收集时间占总时间比率，相当于吞吐量的倒数。计算1/（1+n）。
C、-XX:UseAdaptiveSizePolicy 自适应调节策略开关，把内存调优任务交给虚拟机去完成。
2、老年代
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Serial Old(MSC)
单线程收集器。Serial收集器的老年代版本，使用标记-整理算法。主要给client模式下的虚拟机使用。
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Parallel Old
多线程收集器。Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用标记-整理算法。注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，优先考虑Parallel Scavenge加Parallel Old收集器。
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CMS
CMS目标是获取最短回收停顿时间。使用标记-清除算法。整个过程4个步骤：
A、初始标记【stop the world】
B、并发标记
C、重新标记【stop the world】
D、并发清除
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3个缺点：
A、CPU资源敏感：启动线程数=(CPU数量+3)/4，当CPU不足4个时，对用户程序影响较大。
B、无法处理浮动垃圾：并发清理阶段产生的垃圾，使用参数-XX:CMSSInitiatingOccupancyFraction设置触发GC执行的老年代内存使用百分比。该参数设置过高易出行Concurrent Mode Failure异常(剩余内存不足以运行GC程序)。
C、因使用标记-清除算法导致的空间碎片问题，开关参数-XX:+UseCMSCopactAtFullCollection是用在CMS收集器要进行FullGC时开启内存碎片的合并整理过程，参数-XX:CMSFullGCsBeforeComoaction用于设置执行多少次不压缩的FullGC后，跟着来一次带压缩的。
3、横跨新老年代
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G1
G1目标是降低回收停顿时间，使用标记-整理算法。
将java堆划分为多个大小相等的独立区域Region，G1跟踪各个Region垃圾堆积的价值大小(回收所获得的空间大小与回收所需时间的比值)，维护一个优先列表，优先回收价值最大的Region，这种Region划分内存空间以及按优先级的区域回收方式，使得G1在有限的时间内获得尽可能高的收集效率。
G1收集器分为4个过程：
初始标记【stop the world】
并发标记
最终标记【stop the world】
筛选回收
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CMS与G1的区别：
A、G1横跨新老年代，使用标记-整理算法，不会产生空间碎片；CMS是老年代收集器，使用标记-清除算法，会产生空间碎片。
B、降低垃圾收集停顿时间是两者共同关注点，但是G1建立了可预测的停顿时间模型。
C、G1将整个java堆划分为大小一致的region，跟踪各个region里面垃圾堆积的价值大小，维护一个优先列表，优先回收价值最大的region。
垃圾收集算法
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标记-清除算法
算法分为标记-清楚两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，然后统一回收所有被标记的对象。
2个不足：
A、 一个是效率低。两个过程效率都不高
B、另一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，如果程序在运行过程中需要为较大对象分配内存时，可能找不到足够连续的内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
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复制算法
将内存分为大小相等两块，每次只使用其中一块。当这一块内存用完，就将还存活的对象复制到另外一块上面，再把已使用过的内存空间一次清理掉。
解决1个问题：
A、解决了标记-清除算法效率低的问题。
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标记-整理算法
算法分为标记-整理两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
解决2个问题：
A、解决标记-清除算法空间不连续的问题。
B、解决复制算法浪费50%内存的问题。
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分代收集算法
根据对象存活周期不同将java堆划分为新生代和老年代。新生代中，对象存活率低，因此选用复制算法。在老年代中，对象存活率高，选用标记-清除或标记-整理算法。
二、内存分配
- 新生代包括一个Eden区、两个Survivor区，内存比例为8:1。对象优先在Eden分配，如果设置了-XX:PretenureSizeThreshold参数，则令大于这个设置值的对象直接在老年代分配。如果Eden区内存不足以分配当前对象，则触发Minor GC，如果对象在Eden出生并经过一次Minor GC后仍然存活，如果能被Survivor容纳【否则通过担保机制移入老年代】，将被移动到Survivor空间，对象年龄加1，对象在Survivor每熬过一次Minor GC，年龄就加1岁，当年龄增加到老年代年龄阈值-XX:MaxTenuringThreshold，将被移入老年代。
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