JVM垃圾回收概念与理论

关于1.7以前、1.7、1.8版本之间方法区、元空间的转变历史

1.7以前：
方法区/永久代：类、类加载器、运行时常量池、字符串常量池

1.7：
堆：字符串常量池
方法区/永久代：类、类加载器、运行时常量池

1.8：
堆：字符串常量池
元空间：类、类加载器、运行时常量池

JVM内存分配与回收

1. GC = 内存垃圾回收
2. GC分为Minor GC 和 Major GC
   a. Minor GC = 新生代GC
   b. Major GC = 老年代GC = Full GC
3. 以下是windows默认的内存分布
   
4. 内存优先在Eden区，如果Eden区满了会触发一次Minor GC，会把Eden区和From区里可以回收的对象都回收掉，并且把剩余活着的对象（可能来自Eden & From区）尝试放到Survivor的To区，如果可以放下就放在To区，如果放不下，则会把放不下的大对象提前转移到老年代OldGen区（大对象直接进入老年代）。
5. 长期存活的对象将进入老年代，Survivor区里的from和to会来回切换，每次切换都会把对象的岁数+1，如果超出一定阈值，则会把超出阈值的对象晋升到老年代中（长期存活的对象将进入老年代）

如何判断对象可以被回收

1. 引用计数法（不采用）
   给对象加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加1；每当引用失效，计数器就减1。任何时候如果计数器为0的对象就是不可能在被使用的对象。这个方法简单，高效，但是却没有被采用，主要是因为它很难解决对象之间互相循环引用的问题。
2. 可达性分析算法（采用）
   通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链的话，则证明此对象是不可用的，可以被回收
3. finalize()方法最终判定对象是否存活
   finalize方法是给对象最后的一次存活的机会，在上面可达性分析算法中不可达的对象，也不是非死不可的。
4. 如何判断一个常量是废弃常量：如果当前没有任何String对象引用该字符串常量的话，则此常量是废弃常量
5. 如何判断一个类是无用的类
   a. 该类所有实例都被回收
   b. 加载该类的ClassLoader已被回收
   c. 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

垃圾收集算法

1. 标记 - 清除算法
   内存碎片问题
2. 复制算法
   
3. 标记 - 整理算法
   标记过程和第一个标记-清除算法一样，但是后续步骤不是直接回收对象，而是把活着的对象向前移动到一起，这样活着的对象就变成连续的了，然后直接清理掉边界以外的内存。
   
4. 分代收集算法
   这种算法没有新的思想，只是根据对象存活周期的不同来实行不同的收集算法。
   a. 比如新生代每次收集都会有大量对象死去，所以只需要复制少量对象，所以可以用复制算法。
   b. 比如老年代的对象存活几率比较高，而且没有额外空间来分配担保，所以可以使用标记-清除或者标记 - 整理进行垃圾回收

垃圾收集器

1. Serial收集器（年轻代）
   单线程收集，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法；
   特点：简单高效，但是STW时间太长了
   
2. ParNew收集器（年轻代）
   Serial的多线程版本，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法；
   特点：可以和CMS收集器一起配合工作
   
3. Parallel Scavenge收集器（年轻代）
   和ParNew类似，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法；
   特点：关注吞吐量（用户代码占用CPU时间/CPU总时间），即高效利率CPU。
   
4. Serial Old收集器
   也是单线程收集器。
5. Parallel Old收集器
   Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程 + 标记-整理算法
   特点：和Parallel Scanvenge一样
6. CMS收集器（老年代）
   和用户线程一起并发收集，目标是老年代的。
   四个步骤：
   a. 初始标记
   b. 并发标记
   c. 重新标记
   d. 并发清除
   
   特点：
   a. 关注用户线程的停顿时间
   b. 对CPU资源敏感
   c. 无法处理浮动垃圾
   d. 使用标记-清除算法，会导致大量空间碎片
7. G1收集器（年轻代　＋　老年代）
   可以设置收集时间间隔和吞吐率，比较牛B，老年代和年轻代都能收集
   特点：
   a. 适用于多核大容量内存
   b. 年轻代和老年代只是逻辑上的，物理上不再隔离，他们都是Region的集合（可以不连续）
   c. 正常大都是YoungGC和MixedGC，不应该出现Full GC，如果出现Full GC，则说明有优化空间
   d. G1整体上看是标记整理算法的实现，局部看是复制算法实现的
   e. 可预测的停顿
   

总结：

1. 各种收集器汇总表
   
2. 收集器搭配使用图