本文章內(nèi)容基于《深入了解Java虛擬機(jī)》第二版，對(duì)里面知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，JDK主要是1.6和1.7。
以下內(nèi)容圍繞HotSpot虛擬機(jī)的各種垃圾收集起實(shí)現(xiàn)。
目前沒有一個(gè)最好的收集器，都是針對(duì)不同區(qū)域的特性實(shí)現(xiàn)最好垃圾收集方法
Serial收集器
單線程的收集器（JDK1.3之前新生代收集器唯一選擇）
注意：單線程不是表示使用單個(gè)CPU或一個(gè)收集線程，而是進(jìn)行垃圾收集，必須暫停其他所有工作線程
后續(xù)JDK不斷更新，目前只能不斷縮短暫停時(shí)間，無法完全消除（排除RTSJ的收集器）
應(yīng)用范圍：目前應(yīng)用虛擬機(jī)運(yùn)行在Client模式下的新生代收集器。
優(yōu)點(diǎn)：簡單而高效（與其他收集器的單線程對(duì)比）
原因：
1、單CPU環(huán)境，Serial收集器沒有線程交互的開銷
2、用戶的桌面應(yīng)用場景，虛擬機(jī)管的內(nèi)容一般不大，暫停時(shí)間可以控制到接受范圍。
ParNew收集器
ParNew為Serial的多線程版本，其他與Serial完全一樣
應(yīng)用范圍：運(yùn)行于Server模式的虛擬機(jī)首先新生代收集器
原因：
1、只有Serial與PerNew能與CMS收集配合工作（CMS收集器是優(yōu)秀并發(fā)收集器，實(shí)現(xiàn)垃圾線程和用戶線程基本上同時(shí)工作；CMS作為老年代的收集器）
Parallel Scavenge收集器
該收集器是新生代收集器，使用復(fù)制算法，且是多線程
特點(diǎn)：其他收集器都為縮短暫停用戶線程的時(shí)間，該收集器目標(biāo)則是達(dá)到一個(gè)可控的吞吐量。
吞吐量 = 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 / （ 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間）
對(duì)比：
1、暫停時(shí)間越短：適合需要與用戶交互的程序，提交響應(yīng)速度。
2、吞吐量高：高效率使用CPU，盡快完成程序的運(yùn)算任務(wù)，適合后臺(tái)運(yùn)算不需要太多交互的任務(wù)。
注意：GC暫停時(shí)間縮短一般通過犧牲吞吐量和空間來實(shí)現(xiàn)。
Serial Old收集器
Serial收集器的老年代版本，單線程收集器，使用標(biāo)記-整理算法，Client模式下使用。
用途：
1、與Parallel Scavenge收集器搭配使用
2、作為CMS收集器的后備預(yù)案。
Parallel Old收集器
是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，多線程、標(biāo)記-整理算法。
用途：
Parallel Scavenge收集器無法與CMS收集器配合，Serial Old單線程在服務(wù)端性能不足。推出Parallel Old收集器配合Parallel Scavenge收集器在服務(wù)端提性能。
CMS收集器
是一種一獲取最短回收暫停時(shí)間為目標(biāo)的收集器，目前廣泛應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)站或B/S系統(tǒng)的服務(wù)端?；跇?biāo)記-清除算法
分為四個(gè)階段：
1、初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Roots能直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象；暫停用戶線程
2、并發(fā)標(biāo)記：進(jìn)行GC Roots Tracing過程
3、重新標(biāo)記：修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序運(yùn)行導(dǎo)致標(biāo)記變動(dòng)；暫停用戶線程
4、并發(fā)清除：多線程清除無用對(duì)象。
缺點(diǎn)：
1、CMS收集器對(duì)CPU資源非常敏感，占用一部分CPU資源，導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，總吞吐量降低。（CPU數(shù)量越少，CMS性能變低）
2、CMS收集器無法處理浮動(dòng)垃圾。并發(fā)清除過程中，用戶線程還會(huì)生產(chǎn)新的垃圾，需要等到下次GC才能清除。
而且運(yùn)行過程還要給用戶線程預(yù)留內(nèi)存空間，當(dāng)出現(xiàn)預(yù)留的空間無法滿足程序需求，則要臨時(shí)啟動(dòng)Serial Old收集器邏輯，
3、采用標(biāo)記-清除算法會(huì)出現(xiàn)很多碎片，不足是會(huì)進(jìn)行 full GC操作
G1收集器
面對(duì)服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器。替換CMS收集器
特點(diǎn)：
1、并行與并發(fā)：充分利用多CPU、多核環(huán)境的優(yōu)勢
2、分代收集：G1不需要與其他收集器配合，獨(dú)立管理整個(gè)GC堆
3、空間整合：整體為標(biāo)記整理算法，局部為復(fù)制算法（兩個(gè)region之間）
4、可預(yù)測的停頓：建立可預(yù)測的停頓時(shí)間模型，能夠讓使用者明確指定的一個(gè)長度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)。垃圾收集回收不超過N毫秒。
內(nèi)存分配：
G1收集起將整個(gè)Java堆分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（新生代和老生代不在物理隔離，是一部分region的集合）
建立可預(yù)測的停頓時(shí)間模型：
G1跟蹤各個(gè)region的垃圾堆積的價(jià)值大小（收集獲取空間以及回收所需時(shí)間），后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，優(yōu)先回收價(jià)值最大的region。
問題：單獨(dú)region內(nèi)的對(duì)象會(huì)被其他region對(duì)象引用，難道還是要整個(gè)Java堆掃描？
答：使用Remembered Set來避免全表掃描，每個(gè)region都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的Remembered Set。為了登記引用對(duì)象被其他region對(duì)象引用的信息。
進(jìn)行內(nèi)存回收時(shí)，會(huì)引入Remembered Set保證不對(duì)全堆掃描。
如果不包含維護(hù)Remembered Set，步驟為
1、初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Roots能直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象；暫停用戶線程
2、并發(fā)標(biāo)記：進(jìn)行GC Roots Tracing過程
3、最終標(biāo)記：修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序運(yùn)行導(dǎo)致標(biāo)記變動(dòng)；暫停用戶線程
該階段會(huì)維護(hù)Remembered Set
4、篩選回收：多線程清除無用對(duì)象。
內(nèi)存分配與回收策略總結(jié)
對(duì)象內(nèi)存分配的大方向就是堆上分配。
獨(dú)享主要分配在新生代的Eden區(qū)。如果啟動(dòng)本地線程分配緩沖，將按照線程優(yōu)先在TLAB上分配。少數(shù)情況也可能直接分配在老年代。
對(duì)象優(yōu)先分配在Eden分配
大多數(shù)情況之下，對(duì)象在新生代Eden區(qū)中分配，當(dāng)Eden區(qū)沒有足夠空間，虛擬機(jī)會(huì)進(jìn)行一個(gè)Minor GC。
Minor GC與Full GC區(qū)別
新生代（Minor GC）：新生代的垃圾回收，非常頻繁，一般回收速度較快。
老年代（Major GC/Full GC）：老年代的垃圾回收，出現(xiàn)Major GC之前一般至少出現(xiàn)一次Minor GC，Minor GC速度一般比Minor GC慢10倍以上。
老年代
大對(duì)象直接進(jìn)入老年代：
大對(duì)象是指需要大量連續(xù)的內(nèi)存空間對(duì)象（長字符串以及數(shù)組）。
長期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代：
每個(gè)對(duì)象都會(huì)定義一個(gè)年齡（Age）計(jì)算器，每次Minor GC之后還存在，則年齡+1。隨著年齡增加到一定程度（默認(rèn)為15）就晉升到老年代。
動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定：
虛擬機(jī)不是一直要求年齡必須達(dá)到指定年齡才能進(jìn)入老年代。如果Survivor空間中相同年齡所有對(duì)象大小總和大于survivor空間的一半，年齡大于或則等于該年齡的對(duì)象就可以直接進(jìn)入老年代。
空間分配擔(dān)保：
Minor GC之前，虛擬機(jī)會(huì)先檢查老年代最大可用連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)象總空間，如果條件成立，那么Minor GC可以確保是安全。
如果條件不成立，會(huì)檢查是否允許擔(dān)保失?。?br>
如果允許：繼續(xù)檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于歷次晉升到老年代對(duì)象的平均大小。
如果大于：嘗試進(jìn)行一次Minor GC（該GC存在風(fēng)險(xiǎn)）
如果小于或則不允許冒險(xiǎn)：則進(jìn)行一次Full GC
何為冒險(xiǎn)？
新生代使用復(fù)制算法，其中一個(gè)survivor空間作為輪換備份，如果出現(xiàn)大量對(duì)象在Minor GC之后存在，則需要老年代進(jìn)行分配擔(dān)保，把survivor無法容納的對(duì)象直接進(jìn)入老年代。冒險(xiǎn)在于老年代剩余空間是否足夠。
