? ? GC回收也是jvm學(xué)習(xí)中非常重要的一環(huán)，在棧中棧幀是棧的主要內(nèi)存結(jié)構(gòu)，每一個棧幀在棧中占用的內(nèi)存基本都是確定的，隨著方法的調(diào)用結(jié)束，棧幀內(nèi)存將會被回收，隨著這整個線程的結(jié)束，棧的內(nèi)存也會隨之被回收，而程序計(jì)數(shù)器只是一塊很小的內(nèi)存，只是用存儲字節(jié)碼執(zhí)行的行號，它伴隨的持有它的線程銷毀而被回收，而在堆內(nèi)存和方法區(qū)中，GC回收就不是那么簡單的事情了
? ? GC回收主要判斷對象是否還“活著”，判斷對象是否還活著的主要方法由兩個：
引用計(jì)數(shù)算法：在jvm中每個對象都有一個引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有地方引用了這個對象時(shí)就會給這個計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)引用失效時(shí)計(jì)數(shù)器就會減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)，GC就會判斷它死了然后將它被收回，這個算法雖然簡單而且執(zhí)行效率非常的高（可以做到幾乎不影響程序執(zhí)行），但是它也會有一個問題：它無法解決對象之間的相互引用，而導(dǎo)致內(nèi)存溢出
可達(dá)性分析算法：可達(dá)性分析算法是從離散數(shù)學(xué)的圖論引入的，判斷對象的引用鏈?zhǔn)欠窨蛇_(dá)，從而判斷對象是否可以被回收掉。把一個叫做GC Roots的點(diǎn)看做是對象的起始點(diǎn)，從這個點(diǎn)出發(fā)向下搜索能夠與對象的相連的，就認(rèn)為它是可達(dá)的，如果不相連就是不可達(dá)的，我們可以把這個結(jié)構(gòu)看做是一個內(nèi)存圖，GC會對這個圖，按照從GC Roots往下搜索的規(guī)則進(jìn)行遍歷，查找不可達(dá)對象然后將他們的內(nèi)存清理。
哪些對象可以看做是GC Roots呢？
其實(shí)只要jvm中調(diào)用的方法中正在被引用的對象都可以作為GC Roots,這些對象主要如下所列：
1、虛擬機(jī)棧中引用的對象（棧中的本地變量表）；2、方法區(qū)中變量引用的對象、類靜屬性態(tài)引用的對象；3、本地方法棧中的Native方法引用的對象；4、活躍線程中被引用的對象
這里提多次提到的引用，我們又可將其分類，按照強(qiáng)弱程度依次排列為：強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用。
強(qiáng)引用：類似于當(dāng)一個對象被new出來后，并且該對象的引用在方法中被調(diào)用，這時(shí)該對象的引用存在于棧中，而對象的實(shí)際內(nèi)容存在于堆中，這個方法運(yùn)行完成后，就會退出方法棧，則引用對象的引用數(shù)為0，這個對象就會被回收。當(dāng)對象的引用還在棧中并且內(nèi)存不足時(shí)，jvm寧愿拋出OutofMemoryError也不會去回收該引用對象
軟引用：如果對象是軟引用，內(nèi)存空間充足時(shí)，垃圾回收器就不會回收它；如果內(nèi)存空間不足了，就會回收這些對象的內(nèi)存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用。jdk1.2后，提供了SoftReference實(shí)現(xiàn)軟引用
弱引用：弱引用最多只能生存到下次GC回收之前。弱引用的對象會在即將到來的垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)弱引用的對象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否，都會回收它的內(nèi)存。jdk1.2后，提供了WeakReference實(shí)現(xiàn)弱引用
虛引用：虛引用不會對對象的生命周期造成影響，也無法通過虛引用獲取一個對象實(shí)例，簡直就形同虛設(shè)一樣的存在，為對象套上虛引用的目的就是為了跟蹤對象被GC回收時(shí)的活動。jdk1.2后，提供了PhantomReference實(shí)現(xiàn)弱引用,用法和上圖類似，就不放圖了。
對象的死緩之finalize()方法：被finalize()方法覆蓋的對象并且該對象沒有被執(zhí)行過finalize()方法，在GC進(jìn)行可達(dá)性分析后這些對象會被篩選出來，然后扔到一個F-Queue隊(duì)列中，這時(shí)對象可以進(jìn)行自我救贖才可以逃過一劫（與其他的引用連接上），然后GC將會對這個隊(duì)列進(jìn)行檢查（這個檢查就是去執(zhí)行finalize()方法），如果這個隊(duì)列中的對象還沒有與其他的引用連接上那就徹底涼涼了，對象將會被GC視為垃圾進(jìn)行回收
講了那么多估計(jì)大家也看累了，不過這些只是開胃菜，接下來才是重點(diǎn)的內(nèi)容?。?/p>
垃圾收集算法：
標(biāo)記-清除算法：這個算法比較容易理解，記住它的名字就能猜到它要干什么了，它大體分為了兩個步驟：1、標(biāo)記：標(biāo)記出所有需要進(jìn)行回收的對象。2、清除：清除掉被標(biāo)記的對象。這個算法雖然簡單粗暴，但是在垃圾回收的過程中是需要暫停其他的線程工作的，標(biāo)記和清除都得使用可達(dá)性分析算法，每次都需要從GC Root從上到下遍歷分別進(jìn)行標(biāo)記和清除，效率卻令人堪憂，兩個步驟的效率都很低下，而且它還會造成空間碎片過多，以致后期無法給較大的對象分配足夠的連續(xù)內(nèi)存
復(fù)制算法：復(fù)制算法解決了效率和空間碎片問題，它將可用內(nèi)存按容量按比例劃分為兩部分，一部分對象面，一部分空閑面，對象在對象面進(jìn)行創(chuàng)建，當(dāng)對象面的內(nèi)存使用完后，就將還存活著的對象面復(fù)制到空閑面上，然后將已經(jīng)所用過的對象面進(jìn)行清理，這樣每次都是其中的一面進(jìn)行回收，不必考慮內(nèi)存碎片問題，只要移動堆頂指針，按順序分配內(nèi)存即可，這種算法適用于對象存活率低的場景，年輕代的回收用的就是復(fù)制算法，但是對于生存期長的對象則會導(dǎo)致內(nèi)存使用率低下，因?yàn)檫@種算法的代價(jià)是犧牲了一部分內(nèi)存去實(shí)現(xiàn)復(fù)制回收，所以這個方法不適合垃圾對象少的場景，例如：老年代。在堆內(nèi)存里表現(xiàn)為：eden、survivorTo、survivorFrom的復(fù)制與清除，每一次都有一個survivor空間是空閑面，所以缺點(diǎn)就是，內(nèi)存使用率低下、
復(fù)制算法的應(yīng)用：
標(biāo)記-整理算法：又名標(biāo)記-壓縮算法，由于復(fù)制算法對老年代不適用，所以提出了標(biāo)記-整理算法對應(yīng)老年代的回收，標(biāo)記-整理算和標(biāo)記-清理算法類似，聽到名字就知道它想要干嘛，它是先標(biāo)記需要清除的對象，然后將存活對象進(jìn)行整理即將存活對象一塊一塊的都往一端移動，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存
分代收集算法：這個算法是jvm主要使用的收集算法，jvm根據(jù)對象的生存周期不同的特點(diǎn)將對象分為了新生代和老年代，而各個收集算法對于新生代和老年代會產(chǎn)生效率或內(nèi)存使用率不一的結(jié)果，而根據(jù)對象生存周期的特點(diǎn)采取適合的算法就是分代收集算法的主要作用，在老年代中使用標(biāo)記-整理法，在新生代中使用復(fù)制算法
垃圾收集器：
在學(xué)習(xí)垃圾收集器前我們先了解jvm運(yùn)行模式：
Server：因?yàn)榇四Ｊ降奶摂M機(jī)是采用的重量級的虛擬機(jī)，所以啟動速度慢，啟動完成進(jìn)入穩(wěn)定期后程序速度會比Client模式的快
Client：因?yàn)榇四Ｊ降奶摂M機(jī)為輕量級的虛擬機(jī)，所以啟動速度快，啟動完成進(jìn)入穩(wěn)定期后程序速度會比Server模式的慢
查看我們jvm是哪種模式的可以執(zhí)行java -version 進(jìn)行查看：
新生代收集器：
? ? Serial收集器：中文名是串行收集器，使用的是復(fù)制算法（新生代采用復(fù)制算法，老生代采用標(biāo)志整理算法），通過設(shè)置-XX:+UseSerialGC來使用此收集器，這個一個歷史悠久并且最穩(wěn)定高效簡單的收集器，但是由于這個收集器是一個單線程的收集器，它工作時(shí)其他的線程的工作就必須得停頓（ “Stop The World” ：將用戶正常工作的線程全部暫停掉），雖然serial有諸多缺點(diǎn)，但是它仍然是虛擬機(jī)運(yùn)行于Client模式下新生代的默認(rèn)收集器（很神奇吧！），原因是Serial收集器簡單而高效（與其他收集器的單線程比），對于限定單個CPU的環(huán)境來說，沒有線程交互的開銷，專心做GC，自然可以獲得最高的單線程效率
? ? ParNew收集器（Serial收集器的多線程版本-使用多條線程進(jìn)行GC）：這是Serial收集器的多線程版本，也是新生代收集器，通過設(shè)置-XX:+UseParNewGC來使用此收集器，使用的是復(fù)制算法，其特點(diǎn)和Serial完全一樣，只是除了多線程收集之外，與Serial相比沒有其他創(chuàng)新的地方，它是許多運(yùn)行在Server模式下虛擬機(jī)的首選新生代收集器，除了Serial收集器意外，只有它能夠與老年代收集器CMS配合工作，由于ParNew有線程交互開銷，所它的單核收集效率比Serial收集器低
? ? Parallel Scavenge收集器：這是一個新生代收集器，是多線程收集器，使用的是復(fù)制算法的，通過設(shè)置-XX:+UseParallelGC來使用此收集器。這個收集器更加關(guān)注系統(tǒng)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），CMS垃圾收集器的關(guān)注點(diǎn)更多的是用戶線程的停頓時(shí)間（提高用戶體驗(yàn)）。通過參數(shù)打開自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。虛擬機(jī)會根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或者最大吞吐量，這個叫做GC自適應(yīng)的調(diào)節(jié)策略，使用Parallel Scavenge收集器可以配合虛擬機(jī)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，這個收集器是運(yùn)行在Server模式下的新生代默認(rèn)收集器
老年代收集器：
? ? Serial Old收集器：Serial收集器的老年代版本，使用的是標(biāo)記-整理算法，通過設(shè)置-XX:+UseSerialOldGC來使用此收集器。這個收集器的特點(diǎn)和Serial幾乎是一樣的：單線程、工作時(shí)其他線程必須暫停工作、穩(wěn)定簡單高效、Client模式下老年代的默認(rèn)收集器，它主要有兩大用途：一種用途是在JDK1.5以及以前的版本中與Parallel Scavenge收集器搭配使用，另一種用途是作為CMS收集器的后備方案
????Parallel Old收集器：Parallel Scavenge收集器的老年代版本，JDK1.6及之后用來代替老年代的Serial Old收集器，使用多線程和“標(biāo)記-整理”算法。通過設(shè)置-XX:+UseParallelOldGC來使用此收集器。在Server模式，多CPU的情況下，如果注重吞吐量以及CPU資源的場合，都可以優(yōu)先考慮 Parallel Scavenge收集器和Parallel Old收集器。
? ? CMS收集器：CMS收集器是老年代收集器，使用的是標(biāo)記-清除算法，它以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，通過設(shè)置-XX:+UseConcMarkSweepGC來使用此收集器。目前很大一部分的java應(yīng)用都集中在互聯(lián)網(wǎng)或者B/S系統(tǒng)的服務(wù)器上，這類應(yīng)用尤其重視響應(yīng)速度，盡量縮短系統(tǒng)的停頓時(shí)間，以給用戶帶來較好的體驗(yàn)，它的工作原理是基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)的，整個過程是分為了初始標(biāo)記，并發(fā)標(biāo)記，重新標(biāo)記，并發(fā)清除四個步驟
? ??應(yīng)用場景：
????????1、與用戶交互較多的場景；（如常見WEB、B/S-瀏覽器/服務(wù)器模式系統(tǒng)的服務(wù)器上的應(yīng)用）
????????2、希望系統(tǒng)停頓時(shí)間最短，注重服務(wù)的響應(yīng)速度；
? ??CMS的缺點(diǎn)：由于CMS是基于“標(biāo)記+清除”算法來回收老年代對象的，因此長時(shí)間運(yùn)行后會產(chǎn)生大量的空間碎片問題，可能導(dǎo)致新生代對象晉升到老生代失敗。由于碎片過多，將會給大對象的分配帶來麻煩。因此會出現(xiàn)這樣的情況，老年代還有很多剩余的空間，但是找不到連續(xù)的空間來分配當(dāng)前對象，這樣不得不提前觸發(fā)一次Full GC。解決辦法是使用"-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection"和" -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction"，需要結(jié)合使用。CMS收集器提供?XX:+UseCMSCompactAlFullCollection標(biāo)志，使得CMS出現(xiàn)上面這種情況時(shí)不進(jìn)行Full GC，而開啟內(nèi)存碎片的合并整理過程；
究極收集器：
? G1收集器：G1的使命是在未來替換CMS，并且在JDK1.9已經(jīng)成為默認(rèn)的收集器，它可以做到并發(fā)并行（可以與用戶線程并發(fā)執(zhí)行以縮短系統(tǒng)停頓時(shí)間），它的使命就是替代jdk1.5中發(fā)布的CMS收集器，相比CMS收集器有以下特點(diǎn)：?
1、并行與并發(fā)：G1能充分利用CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢，使用多個CPU（CPU或者CPU核心）來縮短stop-The-World停頓時(shí)間。部分其他收集器原本需要停頓Java線程執(zhí)行的GC動作，G1收集器仍然可以通過并發(fā)的方式讓java程序繼續(xù)執(zhí)行。
2、空間整合：G1收集器采用標(biāo)記整理算法，不會產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。分配大對象時(shí)不會因?yàn)檎也坏阶銐虼蟮倪B續(xù)內(nèi)存空間而觸發(fā)下一次GC
3、可預(yù)測停頓：降低停頓時(shí)間是CMS和G1共同的關(guān)注點(diǎn)，但是G1除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確指定在一個長度為N毫秒時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得超過N毫秒。
4、分代收集：在G1收集器中的內(nèi)存物理結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再是是jdk8時(shí)把新生代和老年代分別全部放在一大塊內(nèi)存內(nèi)存中，而是把內(nèi)存分成了一小塊一塊的Region，每塊內(nèi)存最大32M，整個堆內(nèi)存最多有2048個Region，也就是最大堆內(nèi)存是60G到70G，但是在概念上依然是保留了分代，收集垃圾也使用了分代收集的方式，清除垃圾的方式類似復(fù)制算法，但是比復(fù)制算法復(fù)制很多
上面提到的收集器的收集范圍是整個新生代或者老年代，而G1不再是這樣。G1收集器將java堆內(nèi)存分為了多個大小相等的獨(dú)立區(qū)域，雖然還保留有新生代和老年代的概念，但是新生代和老年代不再是物理隔閡，它們都是其中的一部分（可以不連續(xù)）。G1的新生代收集跟ParNew類似，當(dāng)新生代占用達(dá)到一定比例的時(shí)候，開始發(fā)出效果。和CMS類似，G1收集器收集老年代對象會有短暫停頓
G1如何找到引用對象？
前面的垃圾收集器都是使用了可達(dá)性算法找對象之間的引用，而由于G1的這種結(jié)構(gòu)，各個Region全部在同一個區(qū)域，Region中的對象可能與其他的Region有引用關(guān)系，如何使用可達(dá)性算法找，是需要掃描整個堆區(qū)域的，這顯然和G1作為各種收集器的升級版身份不符合，所以G1引入了一個叫做Remember Set的集合幫它記錄Region的引用關(guān)系，每個Region都擁有自己的Remember Set，通過掃描Remember Set就能找到每個Region中對象的引用關(guān)系了
指定使用G1收集器："-XX:+UseG1GC"
當(dāng)整個Java堆的占用率達(dá)到參數(shù)值時(shí)，開始并發(fā)標(biāo)記階段，默認(rèn)為45："-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent"
為G1設(shè)置暫停時(shí)間目標(biāo)，默認(rèn)值為200毫秒："-XX:MaxGCPauseMillis"
設(shè)置每個Region大小，范圍1MB到32MB，目標(biāo)是在最小Java堆時(shí)可以擁有約2048個Region:"-XX:G1HeapRegionSize"
新生代最小值，默認(rèn)值5%:"-XX:G1NewSizePercent"
新生代最大值，默認(rèn)值60%:"-XX:G1MaxNewSizePercent"設(shè)置STW期間，并行GC線程數(shù):"-XX:ParallelGCThreads"
設(shè)置并發(fā)標(biāo)記階段，并行執(zhí)行的線程數(shù):"-XX:ConcGCThreads"
為什么只有ParNew能與CMS收集器配合
CMS是HotSpot在JDK1.5推出的第一款真正意義上的并發(fā)收集器，第一次實(shí)現(xiàn)了讓垃圾收集線程與用戶線程（基本上）同時(shí)工作，CMS作為老年代收集器，但卻無法與JDK1.4已經(jīng)存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工作，因?yàn)镻arallel Scavenge（以及G1）都沒有使用傳統(tǒng)的GC收集器代碼框架，而另外獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，而其余幾種收集器則共用了部分的框架代碼；
下圖是各個垃圾收集器能相互配合的選擇了相應(yīng)的老年代收集器，
例如：選擇serial系統(tǒng)自動激活serial old, 選擇parNew自動激活CMS,選擇parallel scavenge自動激活parallel? old
