GC算法总结

对象内存分配回收

对象创建优先放栈里，对象太大放到老年区；对象小的现在伊甸园区分配一块小空间TLAB（线程本地分配缓冲）给线程，把对象放到E区；E区回收时，还存活的对象放到S1，涨了一岁后还存活的放到S2。年龄都大的放到老年区，O区放不下时触发FGC。

对象分配及回收流程

垃圾回收器组合

垃圾回收器组合

注：图中有连线相连的，表示可以搭配使用，如新生代ParNew + 老年代CMS。

YoungGC = MinorGC：对新生代进行回收，在Eden区满的时候触发；
FullGC：新生代+老年代同时回收，即对整个堆进行回收，老年代满了会触发。

根可达的根

线程栈变量、静态变量、常量池、JNI指针

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1、新生代收集器（Eden + S0 + S1，标记复制）

1. Serial

   1. 单线程版本，只有一个gc线程；

   2. gc线程与用户线程串行执行，STW；

   3. 适用于：client模式下，虚拟机内存分配不大、单cpu环境时，减少切换开销，高效执行回收；

2. ParNew

   1. 多线程版本的serial收集器，策略等完全一样；

   2. 多个gc线程并行回收，专注于减少STW时长，提升响应速度；

   3. 更适合用于，与用户交互的程序；stw越短体验越好

3. Parallel Scavenge

   1. 多gc线程并行收集

   2. 自适应策略，自动调节新老代大小比例等参数，专注于可控制的吞吐量（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））

   3. 更适用于非用户交互的后台计算程序等；

2、老年代收集器

1. Serial old

   1. Serial 收集器的老年代版本；

   2. 适用于client模式下的老年代收集；

   3. 作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发射Concurrent Mode Failure时使用；

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2. Parallel Old

   1. Parallel Scavenge 的老年代版本；

   2. 多线程 + 标记整理算法；

   3. 与Parallel Scavenge（新生代回收）组合，实现【吞吐量优先】目标；

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3. CMS

   1. 以实现最短STW时间为目的，适用于注重响应速度、用户体验的服务；

   2. 主要步骤：

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      1. 初始标记：仅标记GC Roots能够关联的对象，STW时间很短；

      2. 并发标记：与用户线程并发执行，无STW，用于GC Roots Tracing的分析过程，耗时较长；

      3. 重新标记：用于修正并发标记期间由于用户线程同时执行导致标记变动的记录，STW时间较短，但比初始标记长；

      4. 并发清除：与用户线程同时进行，清除标记的垃圾；

   3. 存在的问题：

      1. 采用标记清除算法，产生碎片，导致频繁的FullGC，可以设置-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection（默认开启），在FullGC时进行内存碎片整理；可以设置-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction，标识执行多少次不带压缩的FullGC后执行一次带压缩的；

      2. 对cpu资源敏感，gc线程占用cpu资源导致吞吐量下降。默认启动线程数是 (CPU数量 + 3)/4，如果只有一两个cpu，则吞吐量将下降50%！！！

      3. 易产生“浮动垃圾”：由于并发清除阶段，用户线程在并发执行产生的新的垃圾得不到及时回收；用户线程的执行也需要预留足够的空间，如预留空间不够，则会出现Concurrent Mode Failure，只能使用Serial old收集器重新收集，导致STW更长！！！

三色标记
白色：未标遍历到对象
灰色：自己标记完指向的未标记
黑色：自己及指向对象标记完
三色标记会产生错标，通过remark再次swp重新标记。

4. G1（Garbage First）

   1. 多线程可以与用户线程并发执行；

   2. 不会产生碎片：基于region的设计，整体采用标记整理算法，局部两个region之间基于复制算法实现；

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   3. 可控可预测的STW时间：记录维护各个region的回收价值，优先收集回收价值高的region（只回收部分region，避免回收整个老年代）

   4. 主要步骤：

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      1. 初始标记：类比CMS

      2. 并发标记：类比CMS

      3. 最终标记：类比CMS

      4. 筛选回收：不同于CMS，根据用户设定的允许收集时长，选取部分高回收价值的region，优先收集。

         1. 避免FullGC，可控STW时间

         2. 不牺牲吞吐性能

         3. 不会产生内存碎片，有利于长期运行；

SATB(Snapshot At The Begining)
当A指向B的引用消失前，把指向B的引用推到GC堆栈RememberSet中，保证B还可以被GC扫描到。

5. ZGC
   颜色指针：64bit中42个bit空间指向对象，18个bit保留，四个bit做标志位。
   当对象移动中时，当代移动完才能引用。

ZGC管理最大内存：2^42 = 4T

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