GC 垃圾收集 Garbage Collection

GC主要做了清理對(duì)象，整理內(nèi)存的工作。Java堆分為新生代和老年代炼邀，采用了不同的回收方式。
Java中一個(gè)接口的多個(gè)實(shí)現(xiàn)類所需要的內(nèi)存可能不一樣剪侮，一個(gè)方法中的多個(gè)分支需要的內(nèi)存也可能不一樣拭宁，我們只有在程序處于運(yùn)行期間時(shí)才會(huì)知道創(chuàng)建了哪些對(duì)象，這部分內(nèi)存的分配時(shí)動(dòng)態(tài)的瓣俯，而程序計(jì)數(shù)器杰标、虛擬機(jī)棧、本地方法棧這幾個(gè)區(qū)域內(nèi)存的分配和回收都是確定的彩匕，因此垃圾收集器關(guān)注的就是Java堆腔剂。

正式閱讀之前需要了解相關(guān)概念：

JVM區(qū)域總體分兩類，heap區(qū)和非heap區(qū)驼仪。
heap區(qū)又分為：
Eden Space（伊甸園）掸犬、
Survivor Space(幸存者區(qū))、
Old Gen（老年代）绪爸。
非heap區(qū)又分：
Code Cache(代碼緩存區(qū))湾碎；
Perm Gen（永久代）；
Jvm Stack(java虛擬機(jī)棧)奠货；
Local Method Statck(本地方法棧)介褥；

Java 堆內(nèi)存分為新生代和老年代，新生代中又分為1個(gè) Eden（對(duì)象被創(chuàng)建的時(shí)候首先放到這個(gè)區(qū)域递惋，進(jìn)行垃圾回收后柔滔，不能被回收的對(duì)象被放入到空的survivor區(qū)域。） 區(qū)域 和 2個(gè) Survivor（用于保存在eden space內(nèi)存區(qū)域中經(jīng)過垃圾回收后沒有被回收的對(duì)象） 區(qū)域丹墨。

• 年輕代(Young Gen)：
  Eden Space字面意思是伊甸園廊遍，對(duì)象被創(chuàng)建的時(shí)候首先放到這個(gè)區(qū)域，進(jìn)行垃圾回收后贩挣，不能被回收的對(duì)象被放入到空的survivor區(qū)域喉前。
  Survivor Space幸存者區(qū)，用于保存在eden space內(nèi)存區(qū)域中經(jīng)過垃圾回收后沒有被回收的對(duì)象王财。Survivor有兩個(gè)卵迂，分別為To Survivor、 From Survivor绒净，這個(gè)兩個(gè)區(qū)域的空間大小是一樣的见咒。執(zhí)行垃圾回收的時(shí)候Eden區(qū)域不能被回收的對(duì)象被放入到空的survivor（也就是To Survivor，同時(shí)Eden區(qū)域的內(nèi)存會(huì)在垃圾回收的過程中全部釋放）挂疆，另一個(gè)survivor（即From Survivor）里不能被回收的對(duì)象也會(huì)被放入這個(gè)survivor（即To Survivor）改览，然后To Survivor 和 From Survivor的標(biāo)記會(huì)互換下翎，始終保證一個(gè)survivor是空的。
  有關(guān)年輕代的JVM參數(shù)

用于設(shè)置年輕代的大小宝当，建議設(shè)為整個(gè)堆大小的1/3或者1/4,兩個(gè)值設(shè)為一樣大视事。
-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize
用于設(shè)置Eden和其中一個(gè)Survivor的比值，這個(gè)值也比較重要庆揩。
-XX:SurvivorRatio
這個(gè)參數(shù)用于顯示每次Minor GC時(shí)Survivor區(qū)中各個(gè)年齡段的對(duì)象的大小俐东。
-XX:+PrintTenuringDistribution
用于設(shè)置晉升到老年代的對(duì)象年齡的最小值和最大值，每個(gè)對(duì)象在堅(jiān)持過一次Minor GC之后订晌，年齡就加1虏辫。
-XX:InitialTenuringThreshol和-XX:MaxTenuringThreshold

• 年老代(Tenured Gen)：
  年老代主要存放JVM認(rèn)為生命周期比較長(zhǎng)的對(duì)象（經(jīng)過幾次的Young Gen的垃圾回收后仍然存在），內(nèi)存大小相對(duì)會(huì)比較大锈拨，垃圾回收也相對(duì)沒有那么頻繁（譬如可能幾個(gè)小時(shí)一次）砌庄。年老代主要采用壓縮的方式來避免內(nèi)存碎片（將存活對(duì)象移動(dòng)到內(nèi)存片的一邊，也就是內(nèi)存整理）推励。當(dāng)然鹤耍，有些垃圾回收器（譬如CMS垃圾回收器）出于效率的原因，可能會(huì)不進(jìn)行壓縮验辞。
• 持久代(Perm Gen)：
  Perm Gen全稱是Permanent Generation space，是指內(nèi)存的永久保存區(qū)域喊衫，因而稱之為永久代跌造。這個(gè)內(nèi)存區(qū)域用于存放Class和Meta的信息，Class在被 Load的時(shí)候被放入這個(gè)區(qū)域族购。因?yàn)镻erm里存儲(chǔ)的東西永遠(yuǎn)不會(huì)被JVM垃圾回收的壳贪，所以如果你的應(yīng)用程序LOAD很多CLASS的話，就很可能出現(xiàn)PermGen space錯(cuò)誤寝杖。默認(rèn)大小為物理內(nèi)存的1/64违施。
• Code Cache代碼緩存區(qū)，它主要用于存放JIT所編譯的代碼瑟幕。CodeCache代碼緩沖區(qū)的大小在client模式下默認(rèn)最大是32m磕蒲，在server模式下默認(rèn)是48m，這個(gè)值也是可以設(shè)置的只盹，它所對(duì)應(yīng)的JVM參數(shù)為ReservedCodeCacheSize 和 InitialCodeCacheSize辣往，可以通過如下的方式來為Java程序設(shè)置。

-XX:ReservedCodeCacheSize=128m

CodeCache緩存區(qū)是可能被充滿的殖卑，當(dāng)CodeCache滿時(shí)站削，后臺(tái)會(huì)收到CodeCache is full的警告信息，如下所示：
“CompilerThread0” java.lang.OutOfMemoryError: requested 2854248 bytes for Chunk::new. Out of swap space?

注：JIT編譯器是在程序運(yùn)行期間孵稽，將Java字節(jié)碼編譯成平臺(tái)相關(guān)的二進(jìn)制代碼许起。正因?yàn)榇司幾g行為發(fā)生在程序運(yùn)行期間十偶，所以該編譯器被稱為Just-In-Time編譯器。

需要GC的內(nèi)存區(qū)域

jvm 中园细，程序計(jì)數(shù)器惦积、虛擬機(jī)棧、本地方法棧都是隨線程而生隨線程而滅珊肃，棧幀隨著方法的進(jìn)入和退出做入棧和出棧操作荣刑，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的內(nèi)存清理，因此伦乔，我們的內(nèi)存垃圾回收主要集中于 java 堆和方法區(qū)中厉亏，在程序運(yùn)行期間，這部分內(nèi)存的分配和使用都是動(dòng)態(tài)的烈和。

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判斷對(duì)象是否存活

需要進(jìn)行回收的對(duì)象就是已經(jīng)沒有存活的對(duì)象爱只，判斷一個(gè)對(duì)象是否存活常用的有兩種辦法：引用計(jì)數(shù)和可達(dá)分析。

（1）引用計(jì)數(shù)：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性招刹，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1恬试，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收疯暑。此方法簡(jiǎn)單训柴，無法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問題。

    A a=new A();
    B b=new B();
    a.object=B;
    b.object=A;
    a=null;
    b=null;

實(shí)際上這兩個(gè)對(duì)象都不可能再被訪問妇拯，但是因?yàn)樗鼈兓ハ嘁脤?dǎo)致引用計(jì)數(shù)不為0無法被回收幻馁。為了解決這個(gè)問題，Java采用下面的可達(dá)性分析算法越锈。
（2）可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：從GC Roots開始向下搜索仗嗦，搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時(shí)甘凭，則證明此對(duì)象是不可用的稀拐。不可達(dá)對(duì)象。

在Java語言中丹弱，GC Roots包括：
虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象德撬。
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性實(shí)體引用的對(duì)象。
方法區(qū)中常量引用的對(duì)象蹈矮。
本地方法棧中JNI引用的對(duì)象砰逻。

引用

如果reference類型的數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的數(shù)值代表的是另外一塊內(nèi)存的起始地址，就稱這塊內(nèi)存代表著一個(gè)引用泛鸟。
這個(gè)定義過于簡(jiǎn)單以至于沒有實(shí)用價(jià)值蝠咆。 JDK1.2之后對(duì)引用的概念進(jìn)行了擴(kuò)充。
1.強(qiáng)引用：在程序代碼中普遍存在的類似“Object obj = new Object()”這類的引用，只要強(qiáng)引用還在刚操，垃圾回收器永遠(yuǎn)不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象闸翅。
2.軟引用 ：描述還有用但并非必須的對(duì)象。僅在系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)進(jìn)行清理菊霜。對(duì)應(yīng)的類是SoftReference
3.弱引用：描述非必需對(duì)象坚冀。無論內(nèi)存是否足夠都會(huì)被清理。對(duì)應(yīng)的類時(shí)WeakReference
4.虛引用：最弱的引用關(guān)系鉴逞，一個(gè)對(duì)象是否有虛引用的存在完全不會(huì)對(duì)其生存時(shí)間造成影響记某，也無法通過虛引用來取得一個(gè)對(duì)象實(shí)例，為對(duì)象設(shè)置虛引用的唯一目的是能在這個(gè)對(duì)象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知构捡。對(duì)應(yīng)的類是PhantomReference
引用強(qiáng)度：強(qiáng)引用》軟引用》弱引用》虛引用

什么時(shí)候觸發(fā)GC

(1)程序調(diào)用System.gc時(shí)可以觸發(fā)

(2)系統(tǒng)自身來決定GC觸發(fā)的時(shí)機(jī)（根據(jù)Eden區(qū)和From Space區(qū)的內(nèi)存大小來決定液南。當(dāng)內(nèi)存大小不足時(shí)，則會(huì)啟動(dòng)GC線程并停止應(yīng)用線程）

GC又分為 minor GC 和 Full GC (也稱為 Major GC )
Minor GC觸發(fā)條件：當(dāng)Eden區(qū)滿時(shí)，觸發(fā)Minor GC。
Full GC觸發(fā)條件：
a.調(diào)用System.gc時(shí)吨凑，系統(tǒng)建議執(zhí)行Full GC，但是不必然執(zhí)行
b.老年代空間不足
c.方法去空間不足
d.通過Minor GC后進(jìn)入老年代的平均大小大于老年代的可用內(nèi)存
e.由Eden區(qū)畅姊、From Space區(qū)向To Space區(qū)復(fù)制時(shí)，對(duì)象大小大于To Space可用內(nèi)存吹由，則把該對(duì)象轉(zhuǎn)存到老年代若未，且老年代的可用內(nèi)存小于該對(duì)象大小

GC常用算法

GC常用算法有：標(biāo)記-清除算法，標(biāo)記-壓縮算法倾鲫，復(fù)制算法陨瘩，分代收集算法。
目前主流的JVM（HotSpot）采用的是分代收集算法级乍。

標(biāo)記-清除算法

為每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)一個(gè)標(biāo)記位，記錄對(duì)象的狀態(tài)（活著或是死亡）帚湘。分為兩個(gè)階段玫荣，一個(gè)是標(biāo)記階段，這個(gè)階段內(nèi)大诸，為每個(gè)對(duì)象更新標(biāo)記位捅厂，檢查對(duì)象是否死亡；第二個(gè)階段是清除階段资柔，該階段對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清除焙贷，執(zhí)行 GC 操作。

優(yōu)點(diǎn)
最大的優(yōu)點(diǎn)是贿堰，標(biāo)記—清除算法中每個(gè)活著的對(duì)象的引用只需要找到一個(gè)即可辙芍，找到一個(gè)就可以判斷它為活的。此外，更重要的是故硅，這個(gè)算法并不移動(dòng)對(duì)象的位置庶灿。

缺點(diǎn)
它的缺點(diǎn)就是效率比較低（遞歸與全堆對(duì)象遍歷）。每個(gè)活著的對(duì)象都要在標(biāo)記階段遍歷一遍吃衅；所有對(duì)象都要在清除階段掃描一遍往踢，因此算法復(fù)雜度較高。沒有移動(dòng)對(duì)象徘层，導(dǎo)致可能出現(xiàn)很多碎片空間無法利用的情況峻呕。

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標(biāo)記-壓縮算法（標(biāo)記-整理）

標(biāo)記-壓縮法是標(biāo)記-清除法的一個(gè)改進(jìn)版。同樣趣效，在標(biāo)記階段瘦癌，該算法也將所有對(duì)象標(biāo)記為存活和死亡兩種狀態(tài)；不同的是英支，在第二個(gè)階段佩憾，該算法并沒有直接對(duì)死亡的對(duì)象進(jìn)行清理，而是將所有存活的對(duì)象整理一下干花，放到另一處空間妄帘，然后把剩下的所有對(duì)象全部清除。這樣就達(dá)到了標(biāo)記-整理的目的池凄。

優(yōu)點(diǎn)
該算法不會(huì)像標(biāo)記-清除算法那樣產(chǎn)生大量的碎片空間抡驼。
缺點(diǎn)
如果存活的對(duì)象過多，整理階段將會(huì)執(zhí)行較多復(fù)制操作肿仑，導(dǎo)致算法效率降低致盟。

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復(fù)制算法

該算法將內(nèi)存平均分成兩部分，然后每次只使用其中的一部分尤慰，當(dāng)這部分內(nèi)存滿的時(shí)候馏锡，將內(nèi)存中所有存活的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存中，然后將之前的內(nèi)存清空伟端，只使用這部分內(nèi)存杯道，循環(huán)下去。

注意：
這個(gè)算法與標(biāo)記-整理算法的區(qū)別在于责蝠，該算法不是在同一個(gè)區(qū)域復(fù)制党巾，而是將所有存活的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)區(qū)域內(nèi)。

優(yōu)點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單霜医；不產(chǎn)生內(nèi)存碎片

缺點(diǎn)
每次運(yùn)行齿拂，總有一半內(nèi)存是空的，導(dǎo)致可使用的內(nèi)存空間只有原來的一半肴敛。

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分代收集算法

現(xiàn)在的虛擬機(jī)垃圾收集大多采用這種方式署海，它根據(jù)對(duì)象的生存周期，將堆分為新生代(Young)和老年代(Tenure)。在新生代中叹侄，由于對(duì)象生存期短巩搏，每次回收都會(huì)有大量對(duì)象死去，那么這時(shí)就采用復(fù)制算法趾代。老年代里的對(duì)象存活率較高贯底，沒有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保，所以可以使用標(biāo)記-整理 或者 標(biāo)記-清除撒强。

具體過程：新生代(Young)分為Eden區(qū)禽捆，F(xiàn)rom區(qū)與To區(qū)

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當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，總是在Eden區(qū)操作飘哨，當(dāng)這個(gè)區(qū)滿了胚想，那么就會(huì)觸發(fā)一次YoungGC，也就是年輕代的垃圾回收芽隆。一般來說這時(shí)候不是所有的對(duì)象都沒用了浊服，所以就會(huì)把還能用的對(duì)象復(fù)制到From區(qū)。

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再下一次YoungGC的時(shí)候窿侈，則是將Eden區(qū)與To區(qū)中的還在被使用的對(duì)象復(fù)制到From區(qū)炼幔。

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垃圾收集器

如果說收集算法是內(nèi)存回收的方法論，垃圾收集器就是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)金麸。

• Serial收集器
  串行收集器是最古老擎析，最穩(wěn)定以及效率高的收集器
  可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓，只使用一個(gè)線程去回收

-XX:+UseSerialGC
新生代挥下、老年代使用串行回收
新生代復(fù)制算法
老年代標(biāo)記-壓縮

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• 并行收集器
  1.ParNew
  -XX:+UseParNewGC（new代表新生代揍魂，所以適用于新生代）

新生代并行
老年代串行

Serial收集器新生代的并行版本
在新生代回收時(shí)使用復(fù)制算法
多線程，需要多核支持
-XX:ParallelGCThreads 限制線程數(shù)量

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2.Parallel
類似ParNew
新生代復(fù)制算法
老年代標(biāo)記-壓縮
更加關(guān)注吞吐量

-XX:+UseParallelGC
使用Parallel收集器+ 老年代串行

-XX:+UseParallelOldGC
使用Parallel收集器+ 老年代并行

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3.其他GC參數(shù)

-XX:MaxGCPauseMills
最大停頓時(shí)間棚瘟，單位毫秒
GC盡力保證回收時(shí)間不超過設(shè)定值

-XX:GCTimeRatio
0-100的取值范圍
垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比
默認(rèn)99现斋，即最大允許1%時(shí)間做GC
這兩個(gè)參數(shù)是矛盾的。因?yàn)橥ｎD時(shí)間和吞吐量不可能同時(shí)調(diào)優(yōu)

• CMS收集器

Concurrent Mark Sweep 并發(fā)標(biāo)記清除（應(yīng)用程序線程和GC線程交替執(zhí)行）
使用標(biāo)記-清除算法
并發(fā)階段會(huì)降低吞吐量（停頓時(shí)間減少偎蘸，吞吐量降低）
老年代收集器（新生代使用ParNew）
-XX:+UseConcMarkSweepGC

CMS運(yùn)行過程比較復(fù)雜庄蹋，著重實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記的過程，可分為

1. 初始標(biāo)記（會(huì)產(chǎn)生全局停頓）
   根可以直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象
   速度快

2. 并發(fā)標(biāo)記（和用戶線程一起）
   主要標(biāo)記過程迷雪，標(biāo)記全部對(duì)象

3. 重新標(biāo)記 （會(huì)產(chǎn)生全局停頓）
   由于并發(fā)標(biāo)記時(shí)限书，用戶線程依然運(yùn)行，因此在正式清理前振乏，再做修正蔗包。

4. 并發(fā)清除（和用戶線程一起）
   基于標(biāo)記結(jié)果，直接清理對(duì)象

   
   
   image.png

這里就能很明顯的看出慧邮，為什么CMS要使用標(biāo)記清除而不是標(biāo)記壓縮调限，如果使用標(biāo)記壓縮，需要多對(duì)象的內(nèi)存位置進(jìn)行改變误澳，這樣程序就很難繼續(xù)執(zhí)行耻矮。但是標(biāo)記清除會(huì)產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片，不利于內(nèi)存分配忆谓。

CMS收集器特點(diǎn)：
盡可能降低停頓
會(huì)影響系統(tǒng)整體吞吐量和性能
比如裆装，在用戶線程運(yùn)行過程中，分一半CPU去做GC倡缠，系統(tǒng)性能在GC階段哨免，反應(yīng)速度就下降一半
清理不徹底
因?yàn)樵谇謇黼A段，用戶線程還在運(yùn)行昙沦，會(huì)產(chǎn)生新的垃圾琢唾，無法清理
因?yàn)楹陀脩艟€程一起運(yùn)行，不能在空間快滿時(shí)再清理（因?yàn)橐苍S在并發(fā)GC的期間盾饮，用戶線程又申請(qǐng)了大量?jī)?nèi)存采桃，導(dǎo)致內(nèi)存不夠）

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction設(shè)置觸發(fā)GC的閾值
如果不幸內(nèi)存預(yù)留空間不夠懒熙，就會(huì)引起concurrent mode failure
一旦 concurrent mode failure產(chǎn)生，將使用串行收集器作為后備普办。

CMS也提供了整理碎片的參數(shù)：
-XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection Full GC后工扎，進(jìn)行一次整理

整理過程是獨(dú)占的，會(huì)引起停頓時(shí)間變長(zhǎng)
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction

設(shè)置進(jìn)行幾次Full GC后衔蹲，進(jìn)行一次碎片整理
-XX:ParallelCMSThreads

設(shè)定CMS的線程數(shù)量（一般情況約等于可用CPU數(shù)量）
CMS的提出是想改善GC的停頓時(shí)間肢娘，在GC過程中的確做到了減少GC時(shí)間，但是同樣導(dǎo)致產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片踪危，又需要消耗大量時(shí)間去整理碎片蔬浙，從本質(zhì)上并沒有改善時(shí)間。

• G1收集器

G1是目前技術(shù)發(fā)展的最前沿成果之一贞远，HotSpot開發(fā)團(tuán)隊(duì)賦予它的使命是未來可以替換掉JDK1.5中發(fā)布的CMS收集器畴博。

與CMS收集器相比G1收集器有以下特點(diǎn)：

(1) 空間整合，G1收集器采用標(biāo)記整理算法蓝仲，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片俱病。分配大對(duì)象時(shí)不會(huì)因?yàn)闊o法找到連續(xù)空間而提前觸發(fā)下一次GC。

(2)可預(yù)測(cè)停頓袱结，這是G1的另一大優(yōu)勢(shì)亮隙，降低停頓時(shí)間是G1和CMS的共同關(guān)注點(diǎn)，但G1除了追求低停頓外垢夹，還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型溢吻，能讓使用者明確指定在一個(gè)長(zhǎng)度為N毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得超過N毫秒果元，這幾乎已經(jīng)是實(shí)時(shí)Java（RTSJ）的垃圾收集器的特征了促王。

上面提到的垃圾收集器，收集的范圍都是整個(gè)新生代或者老年代而晒，而G1不再是這樣蝇狼。使用G1收集器時(shí)，Java堆的內(nèi)存布局與其他收集器有很大差別倡怎，它將整個(gè)Java堆劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region）迅耘，雖然還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閡了监署，它們都是一部分（可以不連續(xù)）Region的集合颤专。

G1的新生代收集跟ParNew類似，當(dāng)新生代占用達(dá)到一定比例的時(shí)候钠乏，開始出發(fā)收集血公。

和CMS類似，G1收集器收集老年代對(duì)象會(huì)有短暫停頓缓熟。

步驟：

(1)標(biāo)記階段累魔，首先初始標(biāo)記(Initial-Mark),這個(gè)階段是停頓的(Stop the World Event)，并且會(huì)觸發(fā)一次普通Mintor GC够滑。對(duì)應(yīng)GC log:GC pause (young) (inital-mark)

(2)Root Region Scanning垦写，程序運(yùn)行過程中會(huì)回收survivor區(qū)(存活到老年代)，這一過程必須在young GC之前完成彰触。

(3)Concurrent Marking梯投，在整個(gè)堆中進(jìn)行并發(fā)標(biāo)記(和應(yīng)用程序并發(fā)執(zhí)行)，此過程可能被young GC中斷况毅。在并發(fā)標(biāo)記階段分蓖，若發(fā)現(xiàn)區(qū)域?qū)ο笾械乃袑?duì)象都是垃圾，那個(gè)這個(gè)區(qū)域會(huì)被立即回收(圖中打X)尔许。同時(shí)么鹤，并發(fā)標(biāo)記過程中，會(huì)計(jì)算每個(gè)區(qū)域的對(duì)象活性(區(qū)域中存活對(duì)象的比例)味廊。

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(4)Remark, 再標(biāo)記蒸甜，會(huì)有短暫停頓(STW)。再標(biāo)記階段是用來收集 并發(fā)標(biāo)記階段 產(chǎn)生新的垃圾(并發(fā)階段和應(yīng)用程序一同運(yùn)行)余佛；G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)柠新。

(5)Copy/Clean up，多線程清除失活對(duì)象辉巡，會(huì)有STW恨憎。G1將回收區(qū)域的存活對(duì)象拷貝到新區(qū)域，清除Remember Sets郊楣，并發(fā)清空回收區(qū)域并把它返回到空閑區(qū)域鏈表中憔恳。

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(6)復(fù)制/清除過程后×「剩回收區(qū)域的活性對(duì)象已經(jīng)被集中回收到深藍(lán)色和深綠色區(qū)域喇嘱。

finalize()方法詳解

1. finalize的作用

(1)finalize()是Object的protected方法，子類可以覆蓋該方法以實(shí)現(xiàn)資源清理工作塞栅，GC在回收對(duì)象之前調(diào)用該方法者铜。
(2)finalize()與C++中的析構(gòu)函數(shù)不是對(duì)應(yīng)的。C++中的析構(gòu)函數(shù)調(diào)用的時(shí)機(jī)是確定的（對(duì)象離開作用域或delete掉）放椰，但Java中的finalize的調(diào)用具有不確定性
(3)不建議用finalize方法完成“非內(nèi)存資源”的清理工作作烟，但建議用于：① 清理本地對(duì)象(通過JNI創(chuàng)建的對(duì)象)；② 作為確保某些非內(nèi)存資源(如Socket砾医、文件等)釋放的一個(gè)補(bǔ)充：在finalize方法中顯式調(diào)用其他資源釋放方法拿撩。其原因可見下文[finalize的問題]

2. finalize的問題
   (1)一些與finalize相關(guān)的方法，由于一些致命的缺陷如蚜，已經(jīng)被廢棄了压恒，如System.runFinalizersOnExit()方法影暴、Runtime.runFinalizersOnExit()方法
   (2)System.gc()與System.runFinalization()方法增加了finalize方法執(zhí)行的機(jī)會(huì)，但不可盲目依賴它們
   (3)Java語言規(guī)范并不保證finalize方法會(huì)被及時(shí)地執(zhí)行探赫、而且根本不會(huì)保證它們會(huì)被執(zhí)行
   (4)finalize方法可能會(huì)帶來性能問題型宙。因?yàn)镴VM通常在單獨(dú)的低優(yōu)先級(jí)線程中完成finalize的執(zhí)行
   (5)對(duì)象再生問題：finalize方法中，可將待回收對(duì)象賦值給GC Roots可達(dá)的對(duì)象引用伦吠，從而達(dá)到對(duì)象再生的目的
   (6)finalize方法至多由GC執(zhí)行一次(用戶當(dāng)然可以手動(dòng)調(diào)用對(duì)象的finalize方法妆兑，但并不影響GC對(duì)finalize的行為)

3. finalize的執(zhí)行過程(生命周期)

(1) 首先，大致描述一下finalize流程：當(dāng)對(duì)象變成(GC Roots)不可達(dá)時(shí)毛仪，GC會(huì)判斷該對(duì)象是否覆蓋了finalize方法搁嗓，若未覆蓋，則直接將其回收箱靴。否則腺逛，若對(duì)象未執(zhí)行過finalize方法，將其放入F-Queue隊(duì)列刨晴，由一低優(yōu)先級(jí)線程執(zhí)行該隊(duì)列中對(duì)象的finalize方法屉来。執(zhí)行finalize方法完畢后，GC會(huì)再次判斷該對(duì)象是否可達(dá)狈癞，若不可達(dá)茄靠，則進(jìn)行回收，否則蝶桶，對(duì)象“復(fù)活”慨绳。
(2) 具體的finalize流程：
對(duì)象可由兩種狀態(tài)，涉及到兩類狀態(tài)空間真竖，一是終結(jié)狀態(tài)空間 F = {unfinalized, finalizable, finalized}脐雪；二是可達(dá)狀態(tài)空間 R = {reachable, finalizer-reachable, unreachable}。各狀態(tài)含義如下：

unfinalized: 新建對(duì)象會(huì)先進(jìn)入此狀態(tài)恢共，GC并未準(zhǔn)備執(zhí)行其finalize方法战秋，因?yàn)樵搶?duì)象是可達(dá)的
finalizable: 表示GC可對(duì)該對(duì)象執(zhí)行finalize方法，GC已檢測(cè)到該對(duì)象不可達(dá)讨韭。正如前面所述脂信，GC通過F-Queue隊(duì)列和一專用線程完成finalize的執(zhí)行
finalized: 表示GC已經(jīng)對(duì)該對(duì)象執(zhí)行過finalize方法
reachable: 表示GC Roots引用可達(dá)
finalizer-reachable(f-reachable)：表示不是reachable，但可通過某個(gè)finalizable對(duì)象可達(dá)
unreachable：對(duì)象不可通過上面兩種途徑可達(dá)

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變遷說明：

(1)新建對(duì)象首先處于[reachable, unfinalized]狀態(tài)(A)
(2)隨著程序的運(yùn)行透硝，一些引用關(guān)系會(huì)消失狰闪，導(dǎo)致狀態(tài)變遷，從reachable狀態(tài)變遷到f-reachable(B, C, D)或unreachable(E, F)狀態(tài)
(3)若JVM檢測(cè)到處于unfinalized狀態(tài)的對(duì)象變成f-reachable或unreachable濒生，JVM會(huì)將其標(biāo)記為finalizable狀態(tài)(G,H)埋泵。若對(duì)象原處于[unreachable, unfinalized]狀態(tài)，則同時(shí)將其標(biāo)記為f-reachable(H)。
(4)在某個(gè)時(shí)刻丽声，JVM取出某個(gè)finalizable對(duì)象礁蔗，將其標(biāo)記為finalized并在某個(gè)線程中執(zhí)行其finalize方法。由于是在活動(dòng)線程中引用了該對(duì)象雁社，該對(duì)象將變遷到(reachable, finalized)狀態(tài)(K或J)瘦麸。該動(dòng)作將影響某些其他對(duì)象從f-reachable狀態(tài)重新回到reachable狀態(tài)(L, M, N)
(5)處于finalizable狀態(tài)的對(duì)象不能同時(shí)是unreahable的，由第4點(diǎn)可知歧胁，將對(duì)象finalizable對(duì)象標(biāo)記為finalized時(shí)會(huì)由某個(gè)線程執(zhí)行該對(duì)象的finalize方法，致使其變成reachable厉碟。這也是圖中只有八個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的原因
(6)程序員手動(dòng)調(diào)用finalize方法并不會(huì)影響到上述內(nèi)部標(biāo)記的變化喊巍，因此JVM只會(huì)至多調(diào)用finalize一次，即使該對(duì)象“復(fù)活”也是如此箍鼓。程序員手動(dòng)調(diào)用多少次不影響JVM的行為
(7)若JVM檢測(cè)到finalized狀態(tài)的對(duì)象變成unreachable崭参，回收其內(nèi)存(I)
(8)若對(duì)象并未覆蓋finalize方法，JVM會(huì)進(jìn)行優(yōu)化款咖，直接回收對(duì)象（O）
(9)注：System.runFinalizersOnExit()等方法可以使對(duì)象即使處于reachable狀態(tài)何暮，JVM仍對(duì)其執(zhí)行finalize方法

總結(jié)

根據(jù)GC的工作原理，我們可以通過一些技巧和方式铐殃，讓GC運(yùn)行更加有效率海洼，更加符合應(yīng)用程序的要求。一些關(guān)于程序設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議：

1.最基本的建議就是盡早釋放無用對(duì)象的引用富腊。大多數(shù)程序員在使用臨時(shí)變量的時(shí)候坏逢，都是讓引用變量在退出活動(dòng)域（scope）后，自動(dòng)設(shè)置為 null.我們?cè)谑褂眠@種方式時(shí)候赘被，必須特別注意一些復(fù)雜的對(duì)象圖是整，例如數(shù)組，隊(duì)列民假，樹浮入，圖等，這些對(duì)象之間有相互引用關(guān)系較為復(fù)雜羊异。對(duì)于這類對(duì)象事秀，GC 回收它們一般效率較低。如果程序允許球化，盡早將不用的引用對(duì)象賦為null.這樣可以加速GC的工作秽晚。

2.盡量少用finalize函數(shù)。finalize函數(shù)是Java提供給程序員一個(gè)釋放對(duì)象或資源的機(jī)會(huì)筒愚。但是赴蝇，它會(huì)加大GC的工作量，因此盡量少采用finalize方式回收資源巢掺。

3.如果需要使用經(jīng)常使用的圖片句伶，可以使用soft應(yīng)用類型劲蜻。它可以盡可能將圖片保存在內(nèi)存中，供程序調(diào)用考余，而不引起OutOfMemory.

4.注意集合數(shù)據(jù)類型先嬉，包括數(shù)組，樹楚堤，圖疫蔓，鏈表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)GC來說身冬，回收更為復(fù)雜衅胀。另外，注意一些全局的變量酥筝，以及一些靜態(tài)變量滚躯。這些變量往往容易引起懸掛對(duì)象（dangling reference），造成內(nèi)存浪費(fèi)嘿歌。

5.當(dāng)程序有一定的等待時(shí)間掸掏，程序員可以手動(dòng)執(zhí)行System.gc（），通知GC運(yùn)行宙帝，但是Java語言規(guī)范并不保證GC一定會(huì)執(zhí)行丧凤。使用增量式GC可以縮短Java程序的暫停時(shí)間。

參考

https://blog.csdn.net/laomo_bible/article/details/83112622
https://blog.csdn.net/weixin_33923762/article/details/88030825
https://blog.csdn.net/jisuanjiguoba/article/details/80156781