Java 垃圾收集器以及回收策略及其始末

1. 引用计数法

优点： 简单，效率高。

缺点： 会出现双向引用，从而很难直接从计数算出是否可以回收

相关：Java可达性分析法：

GC roots : 方法区静态引用， 虚拟机栈内存, 本地方法区引用对象。

通过GC roots 遍历，即可得到所有不需要释放的对象。

1.1. 回收方法区

Java方法区放置很多常量， 已经静态变量， 常量如字符串， 以及无用的已加载的类机器码。

2. 回收策略

2.1 标记-清除算法

通过某种方法把所有的的垃圾对象进行标记， 然后统一回收。

缺点：碎片太多。

2.2 复制算法

为了解决尚需碎片化问题， 把可回收的内存对象进行复制

缺点：复制太多， 代价过大。

Java使用分代算法，老年代，和新生代

新生代策略： 由于新生代可释放变量统计为98%左右， 因此，hotSpot虚拟机使用一个大内存Eden， 和2个小内存Survivor， 比例为8:1， 其回收过程是每次回收，将无需回收的放入到一个Survivor内存中，其他的全部释放。 如果在极端情况下（如新生代超过10%内存不需要回收）， 需要老年代来分担一部分。

老年代策略： 由于老年代一般回收频率， 可使用标记-复制算法来回收。

3. 回收时机

3.1 枚举根节点

Java虚拟机一般在安全区（不会出现引用变化指令） 设置安全节点来在GC时间的时候相关线程在安全区的区域内或者安全点， 从而进行GC回收，由于设置了安全点， GC将会特别快。

GC时期的抢断式中断：把所有线程进行中断， 未到安全区的进入安全点后中断，从而GC

缺点：真正的stop the world, 需要依据当前判断并且设置很多的安全点

GC时期的主动式抢断：设置标记，然后其他线程轮询看拥有GC标记，直到安全区后，中断。所有线程都到安全区后，进行GC。

4. 相关收集器

4.1 Serial收集器

原理：必须要Stop the world的方式， 让所有线程达到安全区后，进行GC。

缺点：会让程序停止，多线程，资源消耗大的情况下等待时间比较长。

优点：简单，高效，在Client，并且单线程的情况下，在程序可用性允许下很高效。

4.2 ParNew收集器

Serial收集器的多线程版本，收集的时候多线程同时进行。

4.3 Parallel Scavenge收集器

并行回收， 也必须stop the world， 是ParNew的优化版，可以通过设置参数， 并且虚拟机会自适应的优化。这是最大的区别。

4.4 Serial old 收集器

原理和Serial一致，不过服务于老年代对象。

4.5 Parallel Old收集器

同理也是并发进行，服务器老年代对象

4.6 CMS 收集器

原理：分为：初始化标记，并发标记， 重新标记，并且清除过程。

其中，初始标记和重新标记需要stop the world。

功能： 初始化标记为标记GC root引用对象

并发标记：标记GC root的各种深层引用， 比较耗时，但是可与程序并行。

重新标记：根据之前并发时期的时候运行过程，标记修改的引用的部分的标记。

并发清除：清除之前已经标记删除的对象。

优点：把停顿时间减少很多，而且并发执行。

缺点：减少了吞吐量，需要用更多的CPU资源来GC， 而且并发清除时间段，会产生很多

浮动垃圾， 而且这种收集器使用标记-清除算法，并不是标记-整理-清除，因此内存会碎片化

4.7 G1收集器

适用于新老年代的收集器，于JDK1.7版之后可使用

G1在CMS执行步骤上差不多， 并且在这基础上 算法 为 标记-整理，因此碎片化问题减少，

目前1.8版本可以看到默认使用G1收集器，只从逻辑上区分新老年代，而不是之前的物理隔

离，可选择使用三色标记算法（golang目前使用的垃圾回收机制）， 并添加了专门用于存储

大内存块区域。

4.8 相关参数设置

5. 观点

1. 了解一种成功语言的垃圾回收机制的由来（并且历史悠久），对学习其他语言的回收机制很有帮助，从而可以达到通透GC算法的优缺点。

2. 了解这些GC算法的始末，可对其优缺点和生产环境相结合，从而进行调优。