垃圾收集算法与垃圾收集器
对象存活判断
- 引用计数：一个对象被引用了，计数+1，否则就-1，如果计数为0，意味着没有被引用可以回收。
但是无法解决对象相互循环引用的问题。用快慢指针不就好了吗（笑 - 可达性分析：从GC
Roots开始向下搜索引用对象，如果一个对象没有被搜索到的话，为不可达对象，意味着没有被引用可以回收。
GC Roots包括：- 方法区的常量/静态对象
- 虚拟机栈的对象
垃圾收集算法
标记-清除算法
先标记死亡的对象，标记完成后回收死亡对象的空间。
会产生空间碎片，如果要分配大对象而又没有足够大的空间，就又会触发GC以期清除出足够大的空间。
标记-整理算法
先标记存活的对象，然后将存活对象移到内存的一端，清理边界以外的内存。
能整理出大片的连续空间。如果对象多是长命不动的，需要被整理的对象就会相对较少，因此适用于老年代。
复制算法
- 将内存划为大小一样的两半。新对象分配在其中一半，需要GC时，把存活对象复制到另外一半内存，清空本来的一半内存。
虽然内存划一半能确保存活对象都能放下，但是就是浪费了一半的内存。由于需要将存活对象来回复制，所以适用于新生代。 - 升级版复制算法是将内存划分为两个幸存区和一个eden区，比例1:1:8。
新对象在eden区分配，需要GC时，把存活对象复制到其中一个幸存区，清空eden区和另一个幸存区。
由于幸存区未必放得下全部存活对象，因此会使用老年代的内存来担保。
垃圾收集器
概念
- 并行（Parallel）：多条垃圾收集线程并行，用户线程依然STW
- 并发（Concurrent）：用户线程与垃圾收集线程同时执行（不一定在并发，要看CPU调度，反正用户线程没被STW）
- 吞吐量：用户代码时间 /（用户代码时间 + 垃圾收集时间），所以看重总体占比，而非每次垃圾收集时间长短
- 新生代GC（Minor GC）：新生代垃圾收集，比较频繁，速度较快
- 老年代GC（Major GC / Full GC）：Full GC指新生代和老年代都GC，但很多时候老年代的GC是由新生代GC触发的
| 新生代 | 老年代 | |
|---|---|---|
| 串行回收 | Serial | Serial Old |
| 并行回收 | ParNew,Parallel Scavenge | Parallel Old |
| 并发回收 | G1 | CMS,G1 |
Serial与Serial Old
STW，单线程，新生代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法。
适用于桌面应用，内存不大，STW时间短。单核服务器，单线程效率高。
ParNew
ParNew是Serial的多线程版本，新生代收集器。
在Server模式下，是除了Serial，唯一能和CMS配合的收集器。
Parallel Scavenge与Parallel Old
STW，多线程，新生代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法。
关注吞吐量，适合于后台交互不多的服务。
CMS收集器
CMS（Concurrent Mark Sweep）是老年代收集器，使用标记-清除算法。
以最短停顿时间为目标，所以适用交互比较多的Server。
CMS收集器工作分为四个步骤：
1. 初始标记：STW，只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快
2. 并发标记：进行可达性分析，耗时长
3.
重新标记：STW，修正在并发标记期间，用户线程继续运行所变动的对象的标记
4. 并发清除：使用标记-清除算法进行清除
耗时主要在并发标记和并发清除，有点低停顿，并发收集。缺点是：
1. 使用标记-清除算法会导致内存碎片。
不过可以通过虚拟机参数配置在Full
GC之前进行碎片整理，也可以设置多少次Full GC进行一次碎片整理。
2. 并发标记期间无法标记用户线程产生的新垃圾，需要下次GC再清理。
并且不能等到内存满了再GC，不然在GC时就没有新内存给用户线程申请了。
如果真的在GC时没有内存了，会使用Serial Old做备案。
3. 并发能力依赖于CPU资源，如果CPU紧张，性能会比较差。
G1收集器
G1内存划分
G1将内存划分为多个等大小的区域（Region），区域最小1M，最大32M，需是2的幂次方，默认会把堆进行2048等分。
这些区域可能是Eden，Survivor、Humongous区和未使用区域。逻辑上映射为eden区、幸存区、老年代。
其中，Humongous用于存放大于50%区域大小的对象。如果一个H区还装不下，G1回去寻找连续的H区，为此可能会使用Full
GC。
Remembered Set
由于G1将堆划分为多个区域，对象可能会引用多个其他区域的对象，这导致在可达性分析时需要扫描整个堆。
为此G1在每个区域里维护了一个Remembered
Set，当发现对引用进行写操作时，虚拟机会加一个写屏障，在写之前检查新写入的引用的对象，是否有引用其他区域的对象。
如果有则记录在Remembered Set里。这样子在可达性分析时只需要在Remembered
Set上分析即可，避免对全堆扫描。
G1回收步骤
- 初始标记：STW，只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快
- 并发标记：进行可达性分析，耗时长
- 最终标记：STW，修正在并发标记期间，用户线程继续运行所变动的对象的标记。
虚拟机会将这段时间里对象的变化记录在Remembered Set Logs里，此时会把Remembered Set Logs的变化合并到Remembered Set中 - 筛选回收：STW(老年代使用标记-整理算法)，对各个区域的回收价值和成本进行排序，根据用户指定的停顿时间指定回收计划。
通过控制回收的区域数量来控制停顿时间。
- G1使用复制算法和标记-整理算法，不会产生内存碎片。
- G1依然有分代，但是通过把内存划分为多个区域的设计，使得G1能同时管理整个堆。
- G1支持并发回收，并且通过并行回收，利用多核CPU来缩短停顿时间。
- G1通过维护每个区域的回收空间大小与回收成本的经验值，使G1能在有限时间里达到最大的回收效率。（G1，Garbage-First名字的由来）
G1适用于多CPU，大内存(>=4G)的服务端上。
参考文章