本文章內(nèi)容基于《深入了解Java虛擬機》第二版搏色，對里面知識點進行總結(jié)，JDK主要是1.6和1.7。

以下內(nèi)容圍繞HotSpot虛擬機的各種垃圾收集起實現(xiàn)狐赡。
目前沒有一個最好的收集器，都是針對不同區(qū)域的特性實現(xiàn)最好垃圾收集方法

HotSpot虛擬機的垃圾收集器

Serial收集器

單線程的收集器（JDK1.3之前新生代收集器唯一選擇）
注意：單線程不是表示使用單個CPU或一個收集線程疟丙，而是進行垃圾收集颖侄，必須暫停其他所有工作線程

Serial / Serial Old收集器運行示意圖

后續(xù)JDK不斷更新，目前只能不斷縮短暫停時間享郊，無法完全消除（排除RTSJ的收集器）
應(yīng)用范圍：目前應(yīng)用虛擬機運行在Client模式下的新生代收集器览祖。
優(yōu)點：簡單而高效（與其他收集器的單線程對比）
原因：
1、單CPU環(huán)境炊琉，Serial收集器沒有線程交互的開銷
2展蒂、用戶的桌面應(yīng)用場景，虛擬機管的內(nèi)容一般不大苔咪，暫停時間可以控制到接受范圍锰悼。

ParNew收集器

ParNew為Serial的多線程版本，其他與Serial完全一樣

PerNew / Serial Old收集器運行示意圖

應(yīng)用范圍：運行于Server模式的虛擬機首先新生代收集器
原因：
1悼泌、只有Serial與PerNew能與CMS收集配合工作（CMS收集器是優(yōu)秀并發(fā)收集器松捉，實現(xiàn)垃圾線程和用戶線程基本上同時工作；CMS作為老年代的收集器）

Parallel Scavenge收集器

該收集器是新生代收集器馆里，使用復(fù)制算法隘世，且是多線程
特點：其他收集器都為縮短暫停用戶線程的時間，該收集器目標則是達到一個可控的吞吐量鸠踪。
吞吐量 = 運行用戶代碼時間 / （ 運行用戶代碼時間 + 垃圾收集時間）

對比：
1丙者、暫停時間越短：適合需要與用戶交互的程序，提交響應(yīng)速度营密。
2械媒、吞吐量高：高效率使用CPU，盡快完成程序的運算任務(wù)，適合后臺運算不需要太多交互的任務(wù)纷捞。

注意：GC暫停時間縮短一般通過犧牲吞吐量和空間來實現(xiàn)痢虹。

Serial Old收集器

Serial收集器的老年代版本，單線程收集器主儡，使用標記-整理算法奖唯，Client模式下使用。
用途：
1糜值、與Parallel Scavenge收集器搭配使用
2丰捷、作為CMS收集器的后備預(yù)案。

Parallel Old收集器

是Parallel Scavenge收集器的老年代版本寂汇，多線程病往、標記-整理算法。
用途：
Parallel Scavenge收集器無法與CMS收集器配合骄瓣，Serial Old單線程在服務(wù)端性能不足停巷。推出Parallel Old收集器配合Parallel Scavenge收集器在服務(wù)端提性能。

Parallel Scavenge / Parallel Old 收集器運行示意圖

CMS收集器

是一種一獲取最短回收暫停時間為目標的收集器累贤，目前廣泛應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)站或B/S系統(tǒng)的服務(wù)端叠穆。基于標記-清除算法
分為四個階段：
1臼膏、初始標記：標記GC Roots能直接關(guān)聯(lián)的對象硼被；暫停用戶線程
2、并發(fā)標記：進行GC Roots Tracing過程
3渗磅、重新標記：修正并發(fā)標記期間因用戶程序運行導致標記變動嚷硫；暫停用戶線程
4、并發(fā)清除：多線程清除無用對象始鱼。

Concurrent Mark Sweep 收集器運行示意圖

缺點：
1仔掸、CMS收集器對CPU資源非常敏感，占用一部分CPU資源医清，導致應(yīng)用程序變慢起暮，總吞吐量降低。（CPU數(shù)量越少会烙，CMS性能變低）
2负懦、CMS收集器無法處理浮動垃圾。并發(fā)清除過程中柏腻，用戶線程還會生產(chǎn)新的垃圾纸厉，需要等到下次GC才能清除。
而且運行過程還要給用戶線程預(yù)留內(nèi)存空間五嫂，當出現(xiàn)預(yù)留的空間無法滿足程序需求颗品，則要臨時啟動Serial Old收集器邏輯肯尺，
3、采用標記-清除算法會出現(xiàn)很多碎片躯枢，不足是會進行 full GC操作

G1收集器

面對服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器则吟。替換CMS收集器
特點：
1、并行與并發(fā)：充分利用多CPU锄蹂、多核環(huán)境的優(yōu)勢
2逾滥、分代收集：G1不需要與其他收集器配合，獨立管理整個GC堆
3败匹、空間整合：整體為標記整理算法，局部為復(fù)制算法（兩個region之間）
4讥巡、可預(yù)測的停頓：建立可預(yù)測的停頓時間模型掀亩，能夠讓使用者明確指定的一個長度為M毫秒的時間片段內(nèi)。垃圾收集回收不超過N毫秒欢顷。

內(nèi)存分配：
G1收集起將整個Java堆分為多個大小相等的獨立區(qū)域（新生代和老生代不在物理隔離槽棍，是一部分region的集合）

建立可預(yù)測的停頓時間模型：
G1跟蹤各個region的垃圾堆積的價值大小（收集獲取空間以及回收所需時間）抬驴，后臺維護一個優(yōu)先列表炼七，優(yōu)先回收價值最大的region。

問題：單獨region內(nèi)的對象會被其他region對象引用布持，難道還是要整個Java堆掃描豌拙？
答：使用Remembered Set來避免全表掃描，每個region都有一個對應(yīng)的Remembered Set题暖。為了登記引用對象被其他region對象引用的信息按傅。
進行內(nèi)存回收時，會引入Remembered Set保證不對全堆掃描胧卤。

如果不包含維護Remembered Set唯绍，步驟為
1、初始標記：標記GC Roots能直接關(guān)聯(lián)的對象枝誊；暫停用戶線程
2况芒、并發(fā)標記：進行GC Roots Tracing過程
3、最終標記：修正并發(fā)標記期間因用戶程序運行導致標記變動叶撒；暫停用戶線程
該階段會維護Remembered Set
4绝骚、篩選回收：多線程清除無用對象。

G1收集器運行示意圖

內(nèi)存分配與回收策略總結(jié)

對象內(nèi)存分配的大方向就是堆上分配痊乾。
獨享主要分配在新生代的Eden區(qū)皮壁。如果啟動本地線程分配緩沖，將按照線程優(yōu)先在TLAB上分配哪审。少數(shù)情況也可能直接分配在老年代蛾魄。

對象優(yōu)先分配在Eden分配

大多數(shù)情況之下，對象在新生代Eden區(qū)中分配，當Eden區(qū)沒有足夠空間滴须，虛擬機會進行一個Minor GC舌狗。

Minor GC與Full GC區(qū)別
新生代（Minor GC）：新生代的垃圾回收，非常頻繁扔水，一般回收速度較快痛侍。
老年代（Major GC/Full GC）：老年代的垃圾回收，出現(xiàn)Major GC之前一般至少出現(xiàn)一次Minor GC魔市，Minor GC速度一般比Minor GC慢10倍以上主届。

老年代

大對象直接進入老年代：
大對象是指需要大量連續(xù)的內(nèi)存空間對象（長字符串以及數(shù)組）。
長期存活的對象將進入老年代：
每個對象都會定義一個年齡（Age）計算器待德，每次Minor GC之后還存在君丁，則年齡+1。隨著年齡增加到一定程度（默認為15）就晉升到老年代将宪。

動態(tài)對象年齡判定：
虛擬機不是一直要求年齡必須達到指定年齡才能進入老年代绘闷。如果Survivor空間中相同年齡所有對象大小總和大于survivor空間的一半，年齡大于或則等于該年齡的對象就可以直接進入老年代较坛。

空間分配擔保：
Minor GC之前印蔗，虛擬機會先檢查老年代最大可用連續(xù)空間是否大于新生代所有對象總空間，如果條件成立丑勤，那么Minor GC可以確保是安全华嘹。
如果條件不成立，會檢查是否允許擔保失斎贩狻：
如果允許：繼續(xù)檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于歷次晉升到老年代對象的平均大小除呵。
如果大于：嘗試進行一次Minor GC（該GC存在風險）
如果小于或則不允許冒險：則進行一次Full GC

何為冒險？
新生代使用復(fù)制算法爪喘，其中一個survivor空間作為輪換備份颜曾，如果出現(xiàn)大量對象在Minor GC之后存在，則需要老年代進行分配擔保秉剑，把survivor無法容納的對象直接進入老年代泛豪。冒險在于老年代剩余空間是否足夠。