JVM-----GC垃圾回收机制及垃圾收集器

垃圾收集器一般必须完成两件事：
检测出垃圾；回收垃圾

1 垃圾回收算法:

1.1、标记-清除算法（Mark-Sweep）

“标记-清除”算法是最基础的算法，分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。它主要由两个缺点：一个是效率问题，标记和清除过程的效率都不高；另一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致当程序在以后的运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

1.2、复制算法（Copying）（针对新生代）

为了解决标记清除算法的效率问题，出现了复制算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次使用其中的一块。当这块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。优点是每次都是对其中的一块进行内存回收，内存分配时就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。缺点是将内存缩小为原来的一半，代价太高了一点。

1.3、标记-整理算法（Mark-Compact）（针对老年代）

此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记 对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题

1.4、分代收集算法（Generational Collection）

当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法，这种算法并无新的方法，只是根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块，一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。

2.JVM垃圾收集器

  由于内存中的对象，是按存活周期存放在不同的内存块中的，所以，我们选择不同的算法来针对不同的内存块进行垃圾收集。从而，对于，不同的内存块，我们需要有不同的垃圾收集器。

  新生代的垃圾收集器有：Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器

  老年代的垃圾收集器有：Serial Old收集器、Parallel Old收集器、CMS收集器、G1收集器

  下面我们来分别介绍一下这些垃圾收集器:

2.1 Serial收集器/Serial Old收集器

是单线程的，使用“复制”算法。当它工作时，必须暂停其它所有工作线程。特点：简单而高效。对于运行在Client模式下的虚拟机来说是一个很好的选择。

2.2 ParNew收集器

是Serial收集器的多线程版。是运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器。除了Serial收集器外，目前只有它能与CMS收集器配合工作。

2.3 Parallel Scavenge收集器/Parallel Old收集器

也是使用“复制”算法的、并行的多线程收集器。这些都和ParNew收集器一样。但它关注的是吞吐量（CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值），而其它收集器（Serial/Serial Old、ParNew、CMS）关注的是垃圾收集时用户线程的停顿时间。

Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。

2.4 CMS收集器

  CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，使用“标记-清除”算法。

  CMS收集器分4个步骤进行垃圾收集工作：

  1、初始标记   2、并发标记   3、重新标记   4、并发清除

  其中“初始标记”、“重新标记”是需要暂停其它所有工作线程的。

2.5 G1收集器

G1（Garbage First）收集器，基于“标记-整理”算法，可以非常精确地控制停顿。