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1. 什么是垃圾回收机制
垃圾回收（Garbage Collection，GC）就是将JVM内存中长期未使用的或者已经死亡的对象清除，释放占用的内存空间，防止内存泄露。
2. 如何判断对象可回收
即如何判断一个对象是否是垃圾对象，有两种方式：引用计数法和可达性分析算法。
2.1 引用计数法
引用计数算法（Reachability Counting）是通过在对象头分配一块内存区域存放对象被引用的次数；如果该对象被其他对象引用，则次数加1，如果删除该对象的引用，则次数减1，当该对象的引用次数为0时，那么该对象就可以被回收。
但引用计数算法有个缺点，就是无法解决对象之间的循环引用问题 ，所以就有了可达性分析算法来解决这个问题。
2.2 可达性分析算法
通过GC Roots对象作为搜索起点，搜索走过的路径称为引用链，通过引用链判断对象是否有到达GC Roots的路径来判断对象是否可回收，如果不可达可判断该对象为垃圾对象。
tips:什么是GC Roots？
可作为GC Roots的对象有以下四种：
- 虚拟机栈中引用的对象
- 本地方法栈中引用的对象
- 方法区中类的静态属性引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
3.垃圾回收算法
第二节谈论的是如何判断对象为垃圾，这一节谈论的是如何进行垃圾回收，垃圾回收算法主要有：标记-清除算法、标记-整理算法、复制算法。
3.1 标记-清除算法
标记-清除算法就是对可回收的对象进行标记，然后垃圾回收的线程直接释放被标记的内存。
缺点：容易产生大量的内存碎片。
3.2 标记-整理算法
标记-整理算法的做法是先将可回收的对象进行标记，然后将未标记的对象（即存活的对象）移动到内存的一端，然后将剩余的区域的对象清除。
标记-整理算法就解决了标记-清除算法产生大量内存碎片的问题，但也有缺点：频繁移动导致效率低下。
3.3 复制算法
复制算法将内存按容量划分成大小相等的两块，每次只是用其中的一块，当这一块的内存使用完了，就将还存活的对象复制到另一半内存上，然后再把已使用过的那一半内存全部清空。
复制算法不会产生内存碎片，效率也比标记-整理算法高，但每次只使用一半的内存，代价太高。
既然三种垃圾回收算法都各自有优缺点，那还有没有其他更完美的算法，答案是没有啦。但聪明的工程师们将三种垃圾回收算法与jvm内存结合起来，实现利益最大化。
4 分代回收策略
Java 堆（Java Heap）是JVM所管理的内存中最大的一块，堆又是垃圾收集器管理的主要区域，先来看看jvm 堆的内存结构：
Java 堆主要分为2个区域-年轻代与老年代，其中年轻代又分 Eden 区和 Survivor 区，其中 Survivor 区又分 From 和 To 2个区。
Eden区：大多数情况下，对象会在新生代
Eden区中分配。当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机会发起一次Minor GC。Minor GC相比Major GC更频繁，回收速度也更快。通过Minor GC之后，Eden区中绝大部分对象会被回收，而那些存活对象，将会送到Survivor的From区（若From区空间不够，则直接进入Old区）
Survivor区：Survivor区相当于是Eden区和Old区的一个缓冲，每次执行
Minor GC，会将Eden区中存活的对象放到Survivor的From区，而在From区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。（From Survivor和To Survivor的逻辑关系会发生颠倒： From变To ， To变From，目的是保证有连续的空间存放对方，避免碎片化的发生）
分代回收策略就是：
-
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。
-
在老年代中，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-清理算法或者标记-整理算法来进行回收。
5.垃圾回收器
上图展示了7种用于不同分代的收集器，如两个收集器之间存在连线，就说明他们可以搭配使用，收集器所处的区域则表示它是属于新生代收集器还是老年代收集器。
5.1 Serial
Serial收集器是最基础、最悠久的收集器，基于标记-复制算法，用于新生代垃圾回收。
Serial是一个单线程工作的收集器，在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有工作线程，直到它收集结束。
Serial的优点是简单而高效，对于内存受限的环境，他是所有收集器里额外内存消耗最小的，对于单核处理器或者核心处理器较少的环境来说，Serial由于没有线程交互的开销，专心做垃圾回收自然可以获得最高的单线程收集效率。
Serila适用于运行在客户端模式下的虚拟机。
5.2 ParNew
ParNew实际上就是Serial收集器的多线程并行版本，同样是基于标记-复制算法，用于新生代垃圾回收。
ParNew收集器在单核心处理器的环境中收集效果不如Serial。
ParNew默认开启收集线程数与处理器核心数量相同，随着被使用的处理器核心数量的增加，ParNew对于垃圾收集时系统资源的高效利用还是很有好处的。
5.3 Parallel Scavenge
Parallel Scavenge收集器也是一款新生代收集器，同样是基于标记-复制算法，也是能够并行收集的多线程收集器。
Parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器的不同，CMS的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户停顿的时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量，Parallel Scavenge收集器也被称作“吞吐量优先收集器”。
Parallel Scavenge收集器提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间的-XX:MaxGCPauseMills，以及直接设置吞吐量大小的-XX:GCTimeRatio参数。
另外，Parallel Scavenge也提供了一个参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy，当这个参数开启后，就不需要人工制定新生代的大小（-Xmn）、Eden与Survivor区的比例（-XX:SurvivorRatio）、晋升老年代对象大小（-XX:PretenureSizeThreshold）等参数细节了，虚拟机会根据当前系统的运行情况手机性能监控信息，动态调整这些参数以提供最适合的停顿时间或最大的吞吐量。这种调节方式被称为垃圾收集的自适应的调节策略。
5.4 Serial Old
Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器，使用标记-整理算法。
5.5 Parallel Old收集器
Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多线程并发收集，基于标记-整理算法实现，这个收集器是知道JDK 6才开始提供。
5.6 CMS
CMS（Concunrrent Mark Sweep）收集器是一种以获得最短回收停顿时间为目标的收集器，用于老年代垃圾回收，基于标记-清除算法实现。
整个过程分为四个步骤：
（1）初始标记；
（2）并发标记；
（3）重新标记；
（4）并发清除。
CMS是一款优秀的收集器，他最主要的优点在名字上已经体现出来：并发收集、低停顿。
CMS至少有以下三个明显的缺点：
（1）CMS收集器对处理器资源非常敏感；
（2）CMS无法处理“浮动垃圾”，有可能出现“Concurrent Mode Failure"失败进而导致另一次完全“Stop The Word"的Full Gc的产生。
（3）CMS采用标记-清除算法，这意味着收集结束时会有大量空间碎片的产生。
5.7 G1
Garbage First(G1)开创了收集器面向局部收集的设计思路和基于Region的内存布局形式。它可以面向对内存任何部分来组成回收集（Collection Set)进行回收，衡量的标准不再是它属于哪个分代，而是哪块内存中存放的垃圾数量最多，回收收益最大，这就是G1收集器的Mixed GC模式。
G1把连续的Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），每一个Region都可以根据需要，扮演新生代的Eden空间、Surivior空间，或者老年代空间。收集器能够对扮演不同角色的Region采用不同的策略去处理。支持用户指定期望的停顿时间。
G1收集器的运作过程大致可分为以下四个步骤：
（1）初始标记；
（2）并发标记；
（3）最终标记；
（4）筛选回收。
G1从整体来看是基于“标记-整理”算法，但从局部（两个Region之间）上看又是基于“标记-复制”算法实现，故与CMS采用标记-清理算法不同的是，G1不会产生空间碎片。
但G1无论是为了垃圾收集产生的内存占用，还是程序运行时的额外执行负载都要比CMS要高。
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