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摘要：語言使用了內(nèi)存動態(tài)分配和垃圾回收技術(shù)，掌握這些不僅可以提高自己的逼格，而且為后續(xù)的調(diào)優(yōu)打下扎實的基礎(chǔ)，讓自己離架構(gòu)師更近一步。任何引用計數(shù)器為的對象實例可以被當作垃圾收集。引用計數(shù)是垃圾收集器中的早期策略。
JVM之垃圾回收
市面上有關(guān)JVM垃圾回收的文章很多，有些是針對垃圾收集器，有些是介紹垃圾回收算法，也有些各方面都有涉及。本文希望能做一個比較全面的總結(jié)，最關(guān)鍵的是形成自己的語言，有自己的理解和沉淀。
一、為什么需要垃圾回收大家都知道，java語言的內(nèi)存是動態(tài)分配的，不像C++語言還需要開發(fā)者專門干預，在一定程度上可以提高開發(fā)效率。那么大家可能疑問：既然不需要我們開發(fā)者關(guān)心，我們?yōu)槭裁催€要討論？作為一個程序語言的駕馭者，必然需要掌握該語言的方方面面，包括底層的原理和機制。
Java語言使用了內(nèi)存動態(tài)分配和垃圾回收技術(shù)，掌握這些不僅可以提高自己的逼格，而且為后續(xù)的JVM調(diào)優(yōu)打下扎實的基礎(chǔ)，讓自己離架構(gòu)師更近一步。
JVM的內(nèi)存結(jié)構(gòu)包括五大區(qū)域：程序計數(shù)器、虛擬機棧、本地方法棧、堆區(qū)、方法區(qū)。其中程序計數(shù)器、虛擬機棧、本地方法棧3個區(qū)域隨線程而生、隨線程而滅，因此這幾個區(qū)域的內(nèi)存分配和回收都具備確定性，就不需要過多考慮回收的問題，因為方法結(jié)束或者線程結(jié)束時，內(nèi)存自然就跟隨著回收了。而Java堆區(qū)和方法區(qū)則不一樣，這部分內(nèi)存的分配和回收是動態(tài)的，正是垃圾收集器所需關(guān)注的部分。
垃圾收集器在對堆區(qū)和方法區(qū)進行回收前，首先要確定這些區(qū)域的對象哪些可以被回收，哪些暫時還不能回收，這就要用到判斷對象是否存活的算法。
1、引用計數(shù)法
在這種方法中，堆中每個對象實例都有一個引用計數(shù)。任何引用計數(shù)器為0的對象實例可以被當作垃圾收集。
引用計數(shù)是垃圾收集器中的早期策略。該方法看似很實用，但是解決不了循環(huán)引用的問題（比如循環(huán)鏈表）。
2、可達性分析算法
從一個節(jié)點GC ROOT開始，尋找對應的引用節(jié)點，然后尋該引用節(jié)點的引用節(jié)點，當所有的引用節(jié)點尋找完畢之后，剩余沒有被引用的節(jié)點將會被判定為是可回收的對象。
3、引用分類
在Java語言中，將引用又分為強引用、軟引用、弱引用、虛引用四種，這四種引用強度依次逐漸減弱。垃圾回收算法都是基于強引用而言的。
三、垃圾回收算法1、標記-清除算法
標記-清除算法從根集合（GC Roots）開始掃描，對需要繼續(xù)存活的對象進行標記，標記完畢后，再掃描整個空間中未被標記的對象，進行回收，如下圖所示。
標記-清除算法只需對不需要存活的對象進行處理，在存活對象比較多的情況下極為高效，但是會造成內(nèi)存碎片。
2、復制算法
復制算法的提出就是為了解決內(nèi)存碎片的問題，如下圖所示。復制算法雖然解決了內(nèi)存碎片的問題，但是浪費一半內(nèi)存。另外在對象存活率很高的時候，復制成本會非常高。
3、標記-整理算法
標記-整理算法是在標記-清除算法的基礎(chǔ)上，又進行了對象的移動，因此成本更高，但是卻解決了內(nèi)存碎片的問題。具體流程見下圖：
4、分代收集算法
一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特點是每次垃圾收集時只有少量對象需要被回收，而新生代的特點是每次垃圾回收時都有大量的對象需要被回收，那么就可以根據(jù)不同代的特點采取最適合的收集算法。
新生代采用復制算法；老年代采用標記-整理算法。
其中年輕代內(nèi)存分配過程如下：
1) 絕大多數(shù)剛創(chuàng)建的對象會被分配在Eden區(qū)，其中的大多數(shù)對象很快就會消亡；
2) 最初一次，當Eden區(qū)滿的時候，執(zhí)行Minor GC，將消亡的對象清理掉，并將剩余的對象復制到一個存活區(qū)Survivor0；
3) 下次Eden區(qū)滿了，再執(zhí)行一次Minor GC，將消亡的對象清理掉，將存活的對象復制到Survivor1中，然后清空Eden區(qū)；
4) 將Survivor0中消亡的對象清理掉，將其中可以晉級的對象晉級到Old區(qū)，將存活的對象也復制到Survivor1區(qū)，然后清空Survivor0區(qū)；
5) 然后跳到第三步，當兩個存活區(qū)切換了幾次（HotSpot虛擬機默認15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制）之后，仍然存活的對象，將被復制到老年代。
1、新生代收集器
1） Serial收集器
單線程收集器
2） ParaNew收集器
Serial收集器的多線程版，關(guān)注縮短垃圾收集時間。（使用-XX:+UseParNewGC開關(guān)來控制使用ParNew+Serial Old收集器組合收集內(nèi)存；使用-XX:ParallelGCThreads來設(shè)置執(zhí)行內(nèi)存回收的線程數(shù)。）
3） Parallel Scavenge收集器
關(guān)注CPU吞吐量，即運行用戶代碼的時間/總時間。（使用-XX:+UseParallelGC開關(guān)控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合回收垃圾（這也是在Server模式下的默認值）；使用-XX:GCTimeRatio來設(shè)置用戶執(zhí)行時間占總時間的比例，默認99，即1%的時間用來進行垃圾回收；使用-XX:MaxGCPauseMillis設(shè)置GC的最大停頓時間；使用-XX:+UseAdaptiveSizePolicy可以進行動態(tài)控制Eden/Survivor比例，老年代對象年齡，新生代大小等。）
2、老年代收集器
1） Serial Old收集器
單線程收集器
2） Parallel Old收集器
Parallel Scavenge收集器的老年代版本（使用-XX:+UseParallelOldGC開關(guān)控制使用Parallel Scavenge +Parallel Old組合收集器進行收集。）
3） CMS收集器
多線程，優(yōu)點是并發(fā)收集（用戶線程可以和GC線程同時工作）
3、G1收集器
特性：
1） 首先收集盡可能多的垃圾(Garbage First)
內(nèi)部采用了啟發(fā)式算法，找出具有高收集收益的分區(qū)進行收集。
2） 并行和并發(fā)
和CMS相似，可以做到用戶線程和GC線程同時工作。
3） 內(nèi)存布局調(diào)整
將整個堆劃分為多個大小相等的獨立區(qū)域（Region），新生代和老年代不再是物理隔離，它們都是一部分Region（不需要連續(xù)）的集合。每個分區(qū)都可能隨G1的運行在不同代之間前后切換。
G1劃分了一個Humongous區(qū)，它用來專門存放巨型對象。
4） GC模式
G1提供了兩種GC模式，Young GC和Mixed GC，兩種都是Stop The World(STW)的。
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