一. 垃圾收集算法
1. 標(biāo)記-復(fù)制算法
一般應(yīng)用于年輕代中，將內(nèi)存分為相同大小的兩塊，每次使用其中一塊；本次使用完成后，將存活對(duì)象復(fù)制到另一側(cè)，并清空這塊內(nèi)存。
問題：該種方式浪費(fèi)空間
2. 標(biāo)記-清除算法
一般應(yīng)用于老年代。
（1）標(biāo)記階段：標(biāo)記存活的對(duì)象
（2）清除階段：清除未被標(biāo)記的對(duì)象
（3）問題：效率較低；標(biāo)記清除后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)空間
3. 標(biāo)記-整理算法
優(yōu)點(diǎn)：避免內(nèi)存碎片產(chǎn)生
二. 垃圾收集器
1. serial收集器(串行收集器)
（1）使用serial收集器配置：
-XX: +UseSerialGC
-XX: +UseSerialOldGC
（2）串行收集
注：STW(stop the world)暫停所有用戶線程，并開始清理系統(tǒng)垃圾，這樣做的原因是防止在垃圾清理過程中對(duì)象引用發(fā)生變化，產(chǎn)生新的未標(biāo)記到的垃圾。
2. parallel收集器(JDK8默認(rèn))
（1）開啟parallel收集器配置：
-XX: +UseParallelGC
-XX: +UseParallelOldGC
（2）并發(fā)收集
3. parNew收集器
與parallel類型，主要區(qū)別為可與CMS配合使用
4. CMS垃圾收集器
基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)，底層使用寫屏障模式
4.1 流程示意圖
（1）初始標(biāo)記：執(zhí)行STW(stop the world)，此時(shí)用戶線程均已停止，垃圾收集器通過引用鏈分析法找到gc根節(jié)點(diǎn)直接引用的對(duì)象，該階段速度極快
User u = new User(); // 對(duì)象u為User類的直接引用
（2）并發(fā)標(biāo)記：并發(fā)的含義是應(yīng)用線程與回收線程并發(fā)運(yùn)行，垃圾收集器將接替初始標(biāo)記到的對(duì)象向下一直尋找堆中的引用，由于此時(shí)引用鏈變得復(fù)雜，這部分標(biāo)記將使用并發(fā)標(biāo)記；相較于STW標(biāo)記方式，并發(fā)標(biāo)記兼顧了用戶線程的執(zhí)行與垃圾收集，故此處垃圾收集時(shí)間將較長(zhǎng)
class Person {
string p_name;
int p_id;
}
Person p = new Person("xiaoming", 10);
u.setPerson(p); // 該引用非直接引用，將在并發(fā)標(biāo)記階段執(zhí)行標(biāo)記
（3）重新標(biāo)記：修正并發(fā)標(biāo)記期間由于用戶行為改變的標(biāo)記對(duì)象，底層使用三色標(biāo)記法
（4）并發(fā)清理：將未標(biāo)記的對(duì)象進(jìn)行清除
（5）并發(fā)重置：重置本次GC標(biāo)記的數(shù)據(jù)
（6）CMS的缺點(diǎn)：
- 對(duì)CPU資源較為敏感，并發(fā)標(biāo)記等階段gc會(huì)與用戶線程爭(zhēng)奪資源
- 無法處理浮動(dòng)垃圾，在并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清理階段又產(chǎn)生的垃圾，只能等到下次GC進(jìn)行處理
- 底層使用回收算法“標(biāo)記-清除”導(dǎo)致產(chǎn)生大量碎片，我們可以通過-XX: +UseCMSComputeAtFullCollection，當(dāng)JVM執(zhí)行完標(biāo)記清除后再整理碎片
- 垃圾收集過程中可能觸發(fā)concurrent mode failure(并發(fā)模式失敗)：
在并發(fā)標(biāo)記與并發(fā)清理過程中，用戶線程將產(chǎn)生新的對(duì)象存入老年代，而此時(shí)若老年代已滿，將激發(fā)CMS算法觸發(fā)full gc(serial old)，執(zhí)行串行STW
（7）三色標(biāo)記法(CMS底層算法)
處理并發(fā)標(biāo)記過程中，對(duì)象引用變化的問題；
會(huì)產(chǎn)生漏標(biāo)的問題，例如以下情況：
class A {
B b = new B();
D d = null;
}
class B{
C c = new C();
D d = new D();
}
class C {}
public static void main() {
A a = new A();
D d = a.b.d; // 插入讀屏障
a.b.d = null; // 寫屏障
a.d = d; // 寫屏障
}
注：最終不回收黑色/灰色對(duì)象，只回收白色對(duì)象
（8）對(duì)三色標(biāo)記漏標(biāo)問題的處理
-
增量更新方式
采用緩存記錄并發(fā)標(biāo)記過程中掃描的對(duì)象，重新標(biāo)記過程中將從緩存中重新掃描這些對(duì)象。
增量更新方式.png - 原始快照方式
使用緩存方式作為快照集合，將被刪除的引用放入集合中記錄，并將對(duì)象節(jié)點(diǎn)標(biāo)為黑色，成為浮動(dòng)垃圾，在下輪清理的過程中會(huì)清理該種浮動(dòng)垃圾。 - 實(shí)現(xiàn)增量更新/原始快照方式：寫屏障
給某個(gè)對(duì)象的成員變量賦值時(shí)，在賦值前后進(jìn)行操作
void oop_field_store(oop* field, oop new_value) {
pre_write_barrier(field);
*field = new_value;
post_write_barrier(field);
}
（9）記憶集與卡表
解決跨代引用問題
5. G1收集器
G1收集器將java堆分為大小相等的多個(gè)獨(dú)立區(qū)域(Region)，種類為：
Eden區(qū)，survive區(qū)，old區(qū)及Humongous區(qū)
其中Humongous區(qū)存放占內(nèi)存過大對(duì)象(一個(gè)對(duì)象超過region50%，默認(rèn)被放入Humongous區(qū)域)
（1）G1收集流程
- 篩選回收過程：對(duì)各個(gè)Region回收價(jià)值與成本進(jìn)行排序，依據(jù)用戶期望GC停頓回收時(shí)間制定回收計(jì)劃(通過-XX:+MaxGCPauseMills修改用戶預(yù)期停頓閾值)，將STW限制在一定時(shí)間范圍內(nèi)，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)
- 底層采用復(fù)制算法回收
- 優(yōu)先級(jí)列表：考慮gc時(shí)間，占用內(nèi)存空間等
（2）G1收集算法分類： - young GC：計(jì)算當(dāng)前Eden區(qū)回收時(shí)是否到達(dá)設(shè)定的時(shí)間閾值，不到達(dá)該閾值，則繼續(xù)將對(duì)象放入Eden區(qū)；到達(dá)閾值，則進(jìn)行一次Young GC
- mixed GC：回收所有年輕代，部分老年代及Humouongs區(qū)域垃圾，是否觸發(fā)mixed GC由收集閾值確定，閾值的設(shè)置通過-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent設(shè)定。
- full gc：STW，當(dāng)老年代完全放滿時(shí)開始執(zhí)行，采用單線程進(jìn)行標(biāo)記，清理空間
（3）G1垃圾收集器使用場(chǎng)景： - 所用系統(tǒng)的堆中50%以上空間被存活對(duì)象占用
- 對(duì)象分配及晉升到老年代的速度變化較大時(shí)
- 垃圾收集時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，比如超過1秒鐘
- 堆內(nèi)存較大(因?yàn)榈讓邮褂玫氖菑?fù)制算法)，超過8GB以上
- 停頓時(shí)間在500ms以內(nèi)
注：不同內(nèi)存推薦使用的算法版本： - 堆內(nèi)存4G以下推薦使用parallel
- 堆內(nèi)存4-8G使用CMS+parallel
- 堆內(nèi)存8G以上使用G1
6. 安全點(diǎn)/安全區(qū)域
（1）安全點(diǎn)：觸發(fā)gc前，代碼運(yùn)行到安全點(diǎn)，被刮起；當(dāng)所有線程都運(yùn)行到安全點(diǎn)后，進(jìn)行g(shù)c。
（2）安全區(qū)域：當(dāng)一個(gè)線程處于sleep/中斷狀態(tài)時(shí)，則在這個(gè)區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)gc都安全。
