JVM垃圾回收机制

JVM运行时数据区域

1. 堆

   线程共享的内存区域，存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存。也是垃圾回收的重点照顾对象。 可通过 -Xmx 和 -Xms 控制最大最小堆内存。

2. 虚拟机栈

   线程私有的，生命周期与线程相同，描述java方法执行的内存模型：每个方法调用都会创建一个栈帧，用于存储局部变量 表、操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈都出栈 的过程。

3. 本地方法栈

   线程私有的，与虚拟机栈的作用非常相似，只不过本地方法栈为虚拟机执行Native方法服务，而虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务。

4. 方法区

   线程共享的，存放已加载的类的信息、常量、静态变量。

5. 运行时常量池

   线程共享的，是方法区的一部分，用于保存编译期生成的各种字面量和符号引用。例如：

6. 程序计数器

   线程私有的，记录当前线程执行字节码的行号指示器。

如何确定哪些内存需要进行回收

1. 引用计数器法

   基本思想：给对象添加一个计数器，每当有一个地方引用它时，计数器的值加一；当引用失效时，计数器的值减一。

   缺点：不能解决循环引用，即：A中引用B，B中引用A，此时A，B回收不了

   优点：实现简单，判定效率很高

2. 可达性分析算法

   基本思想：从一系列的 GC Roots 的对象作为起点，所走过的路径成为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可达的。

   优点：解决了对象间循环引用的问题

   缺点：实现起来比较复杂

   哪些对象可以作为GC Roots

   1.虚拟机栈（栈帧中本地变量表）中引用的对象

   2.方法区中静态属性引用的对象

   3.方法去中常量引用的对象

   4.本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象

垃圾回收算法

1. 标记清除算法

   基本思想：1.标记所有可以回收的对象；2.回收被标记的对象

   缺点：1.标记和清除效率不高；2.会产生大量的空间碎片

2. 复制算法

   基本思想：把内存空间分为两块，每次只是用其中的一块，当这一块的内存用完了，就将存活的对象复制到另一块上，然后清理已使用的空间。

   缺点：会浪费一部分内存

    ps:现在商业虚拟机新生代基本都是采用这种算法，因为java中的大部分对象都是朝生夕死的，所以并不需要按1:1的比例来分配内存空间，
    而是将内存分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor（from Survivor和to Survivor）。当回首时，将Eden和from Survivor中还存
    活的对象复制到to Survivor中，然后清理Eden 和 from Survivor中的空间。HotSpot中 Eden ：from Survivor ： to Survivor的
    比例是8:1:1。这里需要注意，当存活的对象to Survivor中放不下时，这时候需要依赖老年代进行分配担保，也就是说to Survivor放不
    下直接放进老年代中
   

3. 标记整理算法

   基本思想：先标记可回收的对象，然后将所有存活的对象移到内存的一端，保证存放对象的内存都是连续的，然后在清除掉端边界以外的内存。

   优点：避免了产生内存碎片问题

4. 分代收集算法

   基本思路：根据对象的存活周期讲对象分为新生代和老年代，根据各个年代的特点去选择合适的收集算法，在新生代每次存活的对象都很少，就选用复制算法，在老年代每次对象存活率都很高，没有额外的空间进行分配担保，所以选用标记清除或者标记整理算法。

    ps：当前商用的虚拟机垃圾收集都采用分代收集算法。
   

垃圾收集器

新生代收集算法

1. Serial：复制算法，单线程收集
2. ParNew：复制算法，Serial的多线程版本，多线程并行收集
3. Parallel Scavenge:复制算法，关注吞吐量（用户程序运行时间/（用户程序运行时间 + 垃圾回收时间））

老年代收集算法

1. Serial old ： Serial的老年代算法，单线程收集，采用标记整理算法

2. Parallel Old : Parallel Scavenge的老年代算法，采用标记整理算法，关注吞吐量

3. CMS：老年代回收算法，关注停顿时间

   过程：1.初始标记；2.并发标记；3.重新标记；4.并发清除 初始标记和重新标记需要Stop the world，但时间很短。比较耗时的标记、清除工作和用户线程并发执行，所以用户感知非常小。 优点：STW时间大大减小，做到了最短停顿时间。

   缺点：1.对cpu资源敏感，默认分配给垃圾回收器的cpu核心数是（cpu数量 + 3）/4 个，当cpu资源较少是，比如只有两个，垃圾回收器就占用了一半的cpu，程序执行影响较大。2.无法处理浮动垃圾，因为和用户线程并发运行，收集的过程中还可能产生新的垃圾，这些垃圾只能等到下一次垃圾收集时回收。3.会产生内存碎片，基于标记清除算法的垃圾收集器都会产生内存碎片。

4. G1：

   过程：1.初始标记；2.并发标记；3.最终标记；4.筛选回收

   优点：1. 并行与并发，充分利用多核cpu资源来缩短Stop-The-World的时间。2.分代收集，不需要配合其他收集器，采用不同的方法处理创建的对象和存活了一段时间的对象、熬过多次的对象以获取更好的收集结果。3.空间整合，G1整体上看是基于标记整理算法，从局部（两个region之间）看起来又像是基于复制算法，这两种都不会产生内存碎片。这种特性有利于程序长时间运行，分配大对象时不会因为找不到连续的内存而提前出发下一次GC。4.可预测的停留：可以设置在指定的时间内垃圾回收的时间不超过N毫秒。

   G1的思想：G1将内存划分为大小相等的多个region，利用化整为零的思想，也分新生代和老年代，但新生代和老年代不是物理隔离的了，他们都属于region。G1之所以可以建立可预测的停顿时间模型，是因为G1追踪每一个region的可回收的内存大小以及所需时间的经验值，在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，选择最合适的region进行收集。提升了回收的效率。