垃圾回收(GC)

什么是垃圾

在内存中不再使用的对象，而回收就是将垃圾倒掉。垃圾回收的算法有：引用计数、复制、标记压缩、分区、分代。

引用计数：核心就是对象被其他的引用计数器加1，引用失效就减1。问题：①无法处理循环引用的情况。②引用和去引用都会进行计算，比较浪费系统性能。

标记清除：标记和清除对象，弊端就是会产生垃圾碎片问题。大致的过程就是：首先从根节点出发，标记所有从根节点的可达对象，未被标记的就是需要清除的对象。对象的内存分配一定大小，但是不会直接全部回收，会产生一部分的不会被回收的问题，这样子就产生了垃圾碎片的问题。垃圾碎片可能会影响到连续内存空间的分配的。

复制算法(新生代)：将内存空间分为两部分，每次只是使用一块，在垃圾回收的时候将正在使用的内存对象复制到未被使用的内存中，之后去除之前正在使用的内存中的对象，反复的交换这两个角色，总而达到清除垃圾的目的。问题：浪费空间。（新生代：eden区、s0、s1区，eden区就是刚开始实例化的对象就放在这个区域。S0和s1区就是两个内存相同、可以相互转换的区域）。

标记压缩法（老年代）：在标记的基础上做了优化，把存活的对象压缩到内存一端，而后进行垃圾清理。

分代：根据对象的特定将内存分为很多的小块，而后根据每个内存的特点使用的不同的算法。

分区：将整个内存分为N个独立的空间，每个小的空间都可以独立的使用，这样的细粒度的控制一次回收都少个小空间和那些个小空间，而不是对整个空间进行GC，从而提升性能，减少GC的停顿时间。本质就是细粒度的控制GC。注意：分区和分代是不一样的，分代是分男女的，分区是不分男女的。Java的G1就是采用的分区。

STW

STOP THE WORLD,java的一种全局暂停的现象。全局停顿，所有的java代码停止，native代码可以执行，但是不能和jvm交互，多半是GC引起。危害：长时间没有响应服务，遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。

收集器

1. 串行收集器：serialGc，新生代、老年代使用串行回收。新生代采取复制算法，老年代采取标记-压缩算法。
2. 并行收集器：ParNew（新生代并行收集器）。多线程，需要多核支持。

3. 并行收集器：Parallel,类似于ParNew，新生代复制算法的，老年代默认是串行收集，但是如果要老年代也使用并行收集，那么就需要使用XX:+UseParallelOldGC。XX:+UseGCPauseMills最大停顿时间，单位为秒。XX:+GCTimeRatio垃圾收集时间占总时间的比例，默认是99，即最大允许1%时间做GC。

4. 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。目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务器的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。CMS收集器就非常符合这类应用的需求

CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的。它的运作过程相对前面几种收集器来说更复杂一些，整个过程分为4个步骤：

（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、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”.

CMS收集器主要优点：并发收集，低停顿。

CMS三个明显的缺点：

（1）CMS收集器对CPU资源非常敏感。CPU个数少于4个时，CMS对于用户程序的影响就可能变得很大，为了应付这种情况，虚拟机提供了一种称为“增量式并发收集器”的CMS收集器变种。所做的事情和单CPU年代PC机操作系统使用抢占式来模拟多任务机制的思想

（2）CMS收集器无法处理浮动垃圾，可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC的产生。在JDK1.5的默认设置下，CMS收集器当老年代使用了68%的空间后就会被激活，这是一个偏保守的设置，如果在应用中蓝年代增长不是太快，可以适当调高参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提高触发百分比，以便降低内存回收次数从而获取更好的性能，在JDK1.6中，CMS收集器的启动阀值已经提升至92%。

（3）CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器，手机结束时会有大量空间碎片产生。空间碎片过多，可能会出现老年代还有很大空间剩余，但是无法找到足够大的连续空间来分配当前对象，不得不提前出发FullGC。为了解决这个问题，CMS收集器提供了一个-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection开关参数（默认就是开启的），用于在CMS收集器顶不住要进行FullGC时开启内存碎片合并整理过程，内存整理的过程是无法并发的，空间碎片问题没有了，但停顿时间变长了。虚拟机设计者还提供了另外一个参数-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction,这个参数是用于设置执行多少次不压缩的Full GC后，跟着来一次带压缩的（默认值为0，标识每次进入Full GC时都进行碎片整理）

G1收集器

G1收集器的优势：

（1）并行与并发

（2）分代收集

（3）空间整理 （标记整理算法，复制算法）

（4）可预测的停顿（G1处处理追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒，这几乎已经实现Java（RTSJ）的来及收集器的特征）

使用G1收集器时，Java堆的内存布局是整个规划为多个大小相等的独立区域（Region）,虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分Region的集合。

G1收集器之所以能建立可预测的停顿时间模型，是因为它可以有计划地避免在真个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获取的空间大小以及回收所需要的时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region（这也就是Garbage-First名称的又来）。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽量可能高的灰机效率

G1 内存“化整为零”的思路

在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆扫描也不会遗漏。

如果不计算维护Remembered Set的操作，G1收集器的运作大致可划分为一下步骤：

（1）初始标记

（2）并发标记

（3）最终标记

（4）筛选回收