一、垃圾收集器
1.如何確定對(duì)象已死
1.1.引用計(jì)數(shù)法-Reference Counting
給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器怒炸，當(dāng)有新的地方引用它時(shí)阅羹，引用計(jì)數(shù)器加1捏鱼，當(dāng)引用失效時(shí)穷躁，計(jì)數(shù)器減1因妇，任意時(shí)刻計(jì)數(shù)器為0的對(duì)象就是不可能被再使用了婚被。這種方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且高效址芯，但是很難解決循環(huán)引用的問(wèn)題谷炸，例如有兩個(gè)對(duì)象A、B拓颓，除了相互引用之外驶睦，并沒(méi)有可達(dá)引用可以訪問(wèn)到它們中的任意一個(gè)，這種情況下其實(shí)它們已經(jīng)是垃圾對(duì)象缠导，但是它們的引用計(jì)數(shù)器都不為零僻造。
1.2.可達(dá)性分析-Reachability Analysis
這個(gè)方法的基本思想是通過(guò)一系列的稱為 “GC Root”的對(duì)象作為起點(diǎn)嫡意，從這些節(jié)點(diǎn)往下搜索捣辆，所經(jīng)過(guò)的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到“GC Root”沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)旧巾，則證明此對(duì)象是不可用的鲁猩。這一些列GC Root對(duì)象是哪些對(duì)象呢罢坝？
- 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象
- 方法區(qū)中的靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
- 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
- 本地方法區(qū)中JNI（即一般說(shuō)的Native方法）引用的對(duì)象
note: 關(guān)于Java中的4中引用可參考文章《Java中的4種引用類型》
2.生存還是死亡
- 當(dāng)一個(gè)對(duì)象與GC Root沒(méi)有任何引用鏈時(shí)隙券，那么它會(huì)被第一次標(biāo)記并且進(jìn)一步篩選闹司，篩選的條件是此對(duì)象有沒(méi)有必要執(zhí)行finalize()方法游桩。當(dāng)對(duì)象沒(méi)有覆蓋finalize()方法或者finalize()方法已經(jīng)被調(diào)虛擬機(jī)調(diào)用過(guò)借卧，虛擬機(jī)將這兩種情況視為“沒(méi)有必要執(zhí)行”。
- 若有必要執(zhí)行陪每，則將對(duì)象放置一個(gè)F-Queue的隊(duì)列中奶稠，并在稍后有虛擬機(jī)自動(dòng)建立的锌订、優(yōu)先級(jí)低的Finalizer線程去執(zhí)行辆飘，但并不承諾等待它運(yùn)行結(jié)束蜈项，因?yàn)椴恢纅inalize()方法的的耗時(shí)紧卒，盲目等待有可能造成阻塞诗祸。
- finalize()方法是對(duì)象逃脫死亡命運(yùn)的最后一次機(jī)會(huì)直颅，如果在finalize()方法中成功拯救了自己功偿，那就可以繼續(xù)存活械荷，如果沒(méi)有逃脫，那么它就真的被回收了征堪。
3.方法區(qū)回收
廢棄常量回收佃蚜，當(dāng)一個(gè)常量沒(méi)有被任意一個(gè)引用變量引用時(shí)着绊，此常量就是廢棄常量归露；
無(wú)用類卸載，無(wú)用類要滿足下面3個(gè)條件：
- 該類的所有實(shí)例都被回收了恐锦，即Java堆中不存在該類的任何實(shí)例一铅；
- 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收；
- 該類所對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒(méi)有任何地方被引用肮之，無(wú)法在任何地方通過(guò)發(fā)射訪問(wèn)該類的方法戈擒。
4.垃圾回收算法
4.1.標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）
首先標(biāo)記所有可回收的對(duì)象筐高，在標(biāo)記完成后凯傲，統(tǒng)一回收冰单。
特點(diǎn)：標(biāo)記清除這兩個(gè)過(guò)程效率都不高灸促，另外一點(diǎn)就是出現(xiàn)內(nèi)存碎片化問(wèn)題荒叼；
4.2.復(fù)制算法（Coping）
將可用內(nèi)存分為大小相等的兩塊被廓，只使用其中一塊萝玷，當(dāng)這一塊用完時(shí)蜓斧，將還存活的對(duì)象賦值到另外一塊中挎春，然后在把這一塊上已使用的一次回收掉。
特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單能庆、高效搁胆，但這使得可用內(nèi)存變?yōu)樵瓉?lái)的一半丰涉，代價(jià)有點(diǎn)兒高。
現(xiàn)代商業(yè)虛擬機(jī)在新生代中采用這用算法回收肛度，將新生代按照 8:1 的比例分為 Eden 區(qū)和兩個(gè) Survivor 區(qū)，每次只使用Eden和其中一個(gè)Survivor冠骄，當(dāng)使用完時(shí)加袋，將Eden和Survivor上的存活對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)Survivor上扁誓，如果存活的對(duì)象超過(guò)Survivor的大小蝗敢，則使用老年代寿谴。這樣每次使用的內(nèi)存就是原來(lái)的90%讶泰，浪費(fèi)的只有10%峻厚。
4.3.標(biāo)記-整理（Mark-Compact）
標(biāo)記過(guò)程與4.1類似惠桃，但后續(xù)過(guò)程是讓所有存活對(duì)象向一端移動(dòng)，讓后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。
4.4.分代回收算法
這并不是一種新的思想辜王，而是根據(jù)具體的場(chǎng)景采用合適的回收算法劈狐。Java虛擬機(jī)一般把堆分為新生代和老年代，新生代的特點(diǎn)是每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)大批對(duì)象死去呐馆，存活率低肥缔，適合采用復(fù)制算法；而老年代存活率很高汹来，則采用“標(biāo)記-清除”或者“標(biāo)記-整理”算法來(lái)進(jìn)行回收续膳。
5.HotSpot實(shí)現(xiàn)
5.1根節(jié)點(diǎn)枚舉
Stop the world，OopMap收班，不會(huì)為每條指令生成對(duì)應(yīng)的OopMap坟岔，只在特定的位置記錄這些信息，即安全點(diǎn)。
5.2.安全點(diǎn)
搶占試中斷啼辣，在發(fā)生GC時(shí)艾恼，中斷所用用戶線程柳爽，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)線程不在安全點(diǎn)，則恢復(fù)此線程柿赊，讓其跑到安全點(diǎn)∫忍簦現(xiàn)在基本沒(méi)有虛擬機(jī)這個(gè)干郑象。
主動(dòng)式中斷团南，當(dāng)發(fā)生GC時(shí)，只是設(shè)置標(biāo)記位，讓用戶線程自己在安全點(diǎn)檢查這個(gè)標(biāo)記，如果是ture則自己中斷掛起，另外一個(gè)檢測(cè)的地方時(shí)需要分配內(nèi)存的地方。
5.3.安全區(qū)域
SafePoint似乎能很好的解決進(jìn)入GC的問(wèn)題，但試想這樣一個(gè)場(chǎng)景缎玫，當(dāng)某些線程處于sleep或者blocked狀態(tài)時(shí)煞躬，虛擬機(jī)很難說(shuō)等待這些線程得到CUP資源并跑到附近的安全點(diǎn)上雷客，這個(gè)時(shí)間是不確定的部逮，這就引入了安全區(qū)域的概念颅和，當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入安全區(qū)域時(shí)教届，標(biāo)記位自己在安全區(qū)萤衰，發(fā)生GC時(shí)，就不用管在安全區(qū)域的線程了，當(dāng)要離開安全區(qū)時(shí)它檢查是否已經(jīng)完成了GC椅邓，否則中斷掛起等待绰精。
6.垃圾收集器
圖中的連線表示垃圾收集器可以配合工作
6.1.Serial
新生代收集器涉馁，單線程GC，采用復(fù)制算法好渠，所用用戶線程跑到SafePoint中斷杆烁，然后執(zhí)行GC勺良，GC完恢復(fù)用戶線程掌实，這會(huì)導(dǎo)致Stop The World父丰。
6.2.ParNew
多線程版的 Serial蘑斧。
6.3.Parallel Scavenge
新生代收集器竖瘾，復(fù)制算法庸论，并行多線程收集器聂示，看上去和ParNew一樣锋边，但它的關(guān)注點(diǎn)不一樣抹沪，前兩個(gè)收集器的關(guān)注點(diǎn)是盡量縮短GC導(dǎo)致用戶線程的停頓時(shí)間拟赊，而這個(gè)收集器的關(guān)注點(diǎn)是吞吐量，吞吐量 = 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 / （運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間）借杰。
6.4.Serial Old
老年代收集器过吻，單線程，使用“標(biāo)記-整理”算法蔗衡。
6.5 Parallel Old
是Parallel Scavenge的老年代版本疮装，使用“標(biāo)記-整理”算法。
6.7 CMS
Concurrent Mark Sweep收集器粘都，關(guān)注點(diǎn)是獲得最短的回收停頓時(shí)間廓推，從名字就看得出來(lái)是“標(biāo)記-清除”算法，它運(yùn)作過(guò)程分為四個(gè)步驟：
- 初始標(biāo)記（CMS initial mark）- Stop The World
- 并發(fā)標(biāo)記（CMS concurrent mark）
- 重新標(biāo)記（CMS remark）- Stop The World
- 并發(fā)清除（CMS concurrent sweep）
在四個(gè)步驟中翩隧，其中并發(fā)標(biāo)記樊展、并發(fā)清除時(shí)間是相對(duì)較長(zhǎng)的，都是可以和用戶線程并發(fā)執(zhí)行的堆生，所以Stop The World時(shí)間是很短的专缠，總體上來(lái)看就是并發(fā)執(zhí)行的，這對(duì)要求響應(yīng)速度較快的應(yīng)用場(chǎng)景比較適合淑仆。CMS還遠(yuǎn)達(dá)不到完美涝婉，它有一下幾個(gè)缺點(diǎn)：
- 對(duì)CUP資源敏感，搶占CUP資源將導(dǎo)致用戶線程的CUP資源減少而變得緩慢蔗怠；
- 無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾墩弯，在并發(fā)回收垃圾時(shí)，用戶線程會(huì)產(chǎn)生新的垃圾對(duì)象寞射，這些垃圾要等下次回收渔工；由于在并發(fā)回收的過(guò)程用戶線程還在工作，這就需要預(yù)留一定的內(nèi)存空間給用戶線程桥温，導(dǎo)致內(nèi)存空間利用率下降引矩；
- CMS采用的是標(biāo)記-清除算法，這就導(dǎo)致內(nèi)存碎片化。若出現(xiàn)內(nèi)存空間還很多旺韭，但由于碎片化的情況氛谜，無(wú)法滿足大對(duì)象的分配，當(dāng)頂不住要觸發(fā)Full GC時(shí)開啟內(nèi)存碎片合并整理過(guò)程区端，這個(gè)過(guò)程是不能并發(fā)的值漫，會(huì)Stop The World。
6.8.G1
Garbage First珊燎，將內(nèi)存分為多個(gè)Region惭嚣，使用Remembered Set 避免全盤掃描，標(biāo)記-整理算法悔政。
- 初始標(biāo)記（initial Marking）
- 并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）
- 最終標(biāo)記（Final Marking）
- 篩選回收（Live Data Counting Evacuation）
優(yōu)點(diǎn)：
- 并行與并發(fā)晚吞，能充分利用CUP資源；
- 空間整理谋国，與CMS的標(biāo)記-清理相比槽地，它采用的是標(biāo)記-整理，從局部Region來(lái)看又是復(fù)制算法芦瘾；
- 可預(yù)測(cè)停頓捌蚊，可以讓使用這指定在長(zhǎng)度為M毫秒的是時(shí)間內(nèi)，垃圾收集時(shí)間不能超過(guò)N毫秒近弟；
二缅糟、內(nèi)存分配策略
- 對(duì)象優(yōu)先新生代Eden區(qū)分配
大多數(shù)情況下，對(duì)象在新生代Eden區(qū)分配祷愉，若Eden區(qū)無(wú)法分配窗宦，則虛擬機(jī)會(huì)觸發(fā)一次Minor GC。
Minor GC-新生代二鳄； Major GC/Full GC-老年代
- 大對(duì)象直接直接進(jìn)入老年代赴涵，大對(duì)象的界定可通過(guò)參數(shù)設(shè)定；
- 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代订讼，對(duì)象的年齡髓窜，Minor GC一次且能被Survivor分區(qū)容納則加1，默認(rèn)是15歲進(jìn)入老年代欺殿；
- 動(dòng)態(tài)年齡判斷寄纵，虛擬機(jī)并非永遠(yuǎn)要求對(duì)象的年齡到達(dá)了MaxTenuringThreshold才能晉升老年代，如果相同年齡的對(duì)象總時(shí)占據(jù)Survivor分區(qū)的一半及以上祈餐，年齡大于或者等于改年齡的對(duì)象就可以直接進(jìn)入老年代擂啥，無(wú)須等到年齡到達(dá)MaxTenuringThreshold；
- 空間分配擔(dān)保帆阳，處理Minor GC的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，老年代為新生代擔(dān)保，根據(jù)具體情況看是是否執(zhí)行Full GC蜒谤，比如老年代的剩余連續(xù)空間比新生代大山宾，那就沒(méi)有必要Full GC，這種情況下Minor GC是沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)的鳍徽。
參考：https://blogs.oracle.com/jonthecollector/our-collectors
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