【学习笔记】JVM与HotSpot中的垃圾回收机制

垃圾检测算法

引用计数法：实例每被引用一次，计数器+1，不再被引用，计数器-1。遍历堆中全部实例，计数器为0的，就是垃圾。

可达性分析法：从GCRoot（GC起点）出发，遍历实例，能访问到的就不是垃圾，访问不到的就是垃圾。

GC Roots

1. 局部变量表：正在执行的函数参数，临时变量，临时值
2. 方法区中的静态变量
3. 方法区中的常量池：如常量池中的常量引用实例
4. 本地方法栈中的变量：JNI调用Native方法所引用的实例
5. 同步锁持有的对象

垃圾回收算法

复制算法（标记复制法）

将一块区域一分为二，区域内实例标记为可回收与不可回收，执行算法后将不可回收实例置入二区域，一区域全部空置。

优点：保证空间连续、算法实现逻辑相对简单

缺点：浪费空间

标记清除法

直接将内存中标记为可回收的实例释放掉

优点：算法效率高，实现相对简单

缺点：不保证空间连续性，空间内碎片化会越来越严重

标记整理法

与标记清除法相同，只是回收后会整理内存空间，保证连续性

缺点：效率低于标记清除，算法实现难度较大

不能说标记整理就一定比标记清除更优秀，更不能说标记整理是对标记清除的改进，选择那种算法，取决于对内存碎片和停顿时间中的哪一个容忍性更低

HotSpot中的垃圾回收器

串行回收器：Serial、SerialOld

1. Serial是JDK1.3之前，年轻代唯一的回收器
2. Client模式下的默认垃圾回收器

Serial采用复制算法，负责YoungGC；SerialOld采用标记整理算法，负责OldGC

并行回收器：ParNew、ParallelScavenge、Parallel old

1. 提升GC的吞吐量
2. Parallel是Java8的默认回收器

ParallelScavenge采用复制算法，负责YoungGC；ParallelOld采用标记整理算法，负责OldGC

并发回收器：CMS、G1、ZGC

1. G1是Java9的默认回收器，ZGC是Java11引入
2. G1和ZGC都不再基于分代回收模型
3. CMS主要用于老年代，也可用于年轻代
4. CMS采用标记清除算法

CMS的三次标记

1. 初始标记：会STW，但是只标记到GCRoot是直接引用的实例，所以STW很短暂
2. 并发标记：从初始标记的对象开始，遍历全部关联实例，耗时最久，但可以与用户线程并发执行，不会STW
3. 重新标记：会STW，修正并发标记时，用户线程导致标记不准确的情况，也就是脏实例问题

G1分区回收（jdk1.9）

1. 将内存划分为多个大小相等的独立区域，这些区域包含了逻辑上的年轻代和老年代
2. Humongous，分代回收中没有此区域，专门用来存储大实例
3. 区域之间是复制算法，但整体可以看做是标记整理算法
4. 可以只针对部分区域进行垃圾回收，所以可以与用户线程交替进行，缩短STW
5. 可以设置一定时间内，允许垃圾回收的时间，来实现可预测的STW