JVM及垃圾回收

JVM虚拟机在运行过程中包括以下几个运行区域：

1、线程私有区域：①程序计数器：当前线程所执行字节码指示器，通过计数器数值的改变来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、程序回复等基础功能均需依赖此计数器完成；②java虚拟机栈+本地方法栈：每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息等

2、线程共有区域：①java堆：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，是垃圾收集管理的主要区域，亦可细分为新生代与老年带，新生代再细分为Eden,from survior,to survivor ②方法区：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据。此区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

垃圾回收策略：

1、如何判断对象需要回收：①引用计数法：给对象添加一个引用计数器，每当一个地方引用它时计数器值便加1，当引用失效时则减1；当计数器为0时就是不再被使用，可以回收；但是目前主流的java虚拟机并未采用此方法，因为其并不能解决对象间互相循环依赖的情形；②可达性分析法：选取一些GC roots例如：虚拟机栈中引用的对象，方法区中类静态属性引用的对象，方法区中常量引用的对象，本地方法栈中JNI引用的对象，从这些节点开始往下搜索，当一个对象到GC roots没有任何引用链接时，证明此对象是不可用的

垃圾收集算法：

1、标记清除算法：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象，此方法存在效率问题，标记和清除效率均不高，且标记清除会产生大量内存碎片，不利于之后程序运行过程中为大对象分配内存，导致垃圾回收提前进行。

2、复制算法：新生代回收算法，将新生代分为Eden,from survior,to survivor，hotspot默认Eden比Survivor大小比例为8:1；每当新生代进行垃圾手机时，会把Eden和from Survivor中还存在的对象都复制到to survivor，再把Eden和from Survivor清空，此时from 和to survivor互换角色，由于新生代对象大部分都是朝生夕死，因此此算法可以高效实现垃圾手机，并不会产生太多内存碎片。

3、标记-整理算法：复制算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将降低，且to survivor将浪费较多内存空间，因此根据老年带的特点，采用标记-整理算法，即在标记后，将所有存活对象向一端移动，然后直接清理掉端边界外的所有对象，减少内存碎片

4、分代收集算法：即将内存根据对象存活周期分成不同的几块，一般把内存分为新生代，老年带，在两代采取不一样的垃圾收集算法。

垃圾收集算法：

Serial收集器：jdk1.3以前虚拟机新生代收集唯一选择，为单线程收集器，在进行垃圾收集时必须暂停其他所有的工作线程，直到GC结束。但其简单而高效，没有线程交互的开销，新生代采用复制算法，老年带采取标记-整理算法；

ParNew收集器：为Serial的多线程版本，其余例如控制参数（-XX：SurvivorRatio、-XX:PretenureSizeThreshold、-XX：HandlePromotionFailure等）、收集算法、回收策略均与Serial一致，能与CMS配合工作

Parallel Scanvenge收集器：新生代收集器，注重获得较高吞吐量，提供两个参数用于精准控制吞吐量，分别为最大垃圾收集停顿时间-XX：MaxGCPauseMillis以及直接设置吞吐量大小的-XX:gcTimeRatio；GC停顿时间缩短是以牺牲吞吐量和新生代空间来换取的

Serial Old收集器：用于给Client模式下虚拟机使用，主要两大用途：①在JDK1.5之后与Parallel Scanvenge收集器搭配使用；②作为CMS收集器的后备方案。

Parallel Old收集器：Parallel Scanvenge收集器的老年带版本，使用多线程和标记-整理算法，JDK1.6后提供

CMS收集器：JDK1.5后提供，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器 ，基于标记-清除，整个收集、清理过程GC线程均可以与用户线程一起工作.CMS默认的启动线程数为（CPU数量+3）/4,可调整-XX：CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提高触发百分比，+UseCMSCompactAtFullCollection用于CMS进行Full GC后进行内存碎片合并整理

G1（Garbage first）收集器：JDK1.7后提供，基于标记-整理，新生代和老年带不再物理隔离，都是一部分region的集合，它可以有计划的避免整个java堆进行全区域垃圾收集，化整为零将内存划分为许多region