Mark-Sweep 算法
在 Mark 阶段，垃圾回收器遍历活跃对象，将它们标记为存活。在 Sweep 阶段，回收器遍历整个堆，然后将未被标记的区域回收。
Mark 阶段的核心任务是从根引用出发，根据引用关系进行遍历，所有可以遍历到的对象就是活跃对象。我们需要一边遍历，一边将哪些对象是活跃的记录下来。当遍历完成以后，我们就找到了所有的活跃对象。
Sweep 阶段要做的事情就是把非活跃对象，也就是垃圾对象的空间回收起来，重新将它们放回空闲链表中。具体做法就是按照空间顺序，从头至尾扫描整个空间里的所有对象，如果一个对象没有被标记，这个对象所占用内存就会被添加回空闲链表。
Mark-Sweep 算法回收的是垃圾对象，如果垃圾对象比较少，回收阶段所做的事情就比较少。所以它适合于存活对象多，垃圾对象少的情况。
分代垃圾回收算法
对于存活时间比较短的对象，我们可以用 Scavenge 算法回收；对于存活时间比较长的对象，就可以使用 Mark-Sweep 算法。这就是分代垃圾回收算法产生的动机。
在年轻代的幸存者空间中，对象都是紧密排列的，所以 B 和 D 会靠在一起。而在老年代空间，由于对象是从空闲区域中分配的，所以 A 和 F 不一定是靠在一起的。
记录跨代引用的集合就是记录集（Remember Set，RS）。
在进行对象的域赋值时，我们要先做以下三个判断：
- 被引用的对象是否在年轻代；
- 发出引用的对象，也就是引用者，是否在老年代；以上两点都满足，就说明产生了跨代引用；
- 检查记录集中是否已经包含了 obj。
如果以上三点都满足，就将 obj 添加到记录集中。还有一种情况可能产生跨代引用，那就是晋升。如果这个对象有引用年轻代对象，就把这个晋升后的对象添加到记录集中。
Card table：提升写屏障效率
Hotspot 的分代垃圾回收将老年代空间的 512bytes 映射为一个 byte，当该 byte 置位，则代表这 512bytes 的堆空间中包含指向年轻代的引用；如果未置位，就代表不包含。这个 byte 其实就和位图中标记位的概念很相似，人们称它为 card。多个 card 组成的表就是 Card table。一个 card 对应 512 字节，压缩比达到五百分之一，Card table 的空间消耗还是可以接受的。
Hotspot 中 CMS 的实现
- 初始标记阶段，标记老年代中的根对象，因为根对象中包含从栈上出发的引用等比较敏感的数据，并发控制难以实现，所以这一阶段一般都采用 Stop The World 的做法。这里一般不遍历年轻代对象，也就是不关注从年轻代指向老年代的引用。
- 并发标记阶段，比较复杂
- 重标记阶段，这一阶段会把年轻代对象也进行一次遍历，找出年轻代对老年代的引用，并且为并发标记阶段扫尾。
- 并发清除阶段，这一阶段会把垃圾对象归还给 freelist，只要注意好 freelist 的并发访问，实现垃圾回收线程和业务线程并发执行是简单的。
- 最终清理阶段，清理垃圾回收所使用的资源。为下一次 GC 执行做准备。
CMS 中最复杂的还是并发标记阶段。如果在并发标记的过程中，业务线程修改了对象之间的引用关系，CMS 采用的办法是：在 write barrier 中，只要一个对象 A 引用了另外一个对象 B，不管 A 和 B 是什么颜色的，都将 A 所对应的 card 置位。
当一轮标记完成以后，如果还有置位的 card，那么垃圾回收器就会开启新一轮并发标记。新的一轮标记，会从上一轮置位的 card 所对应的对象开始进行遍历，遍历完成后再把 card 全部清零，所以这样的一轮并发标记也被称为预清理（preclean）。但是如果每一轮都有 card 置位，应该怎么办呢？CMS 也会在预清理达到一定次数以后停止，进入重标记阶段。
重标记的作用是遍历新生代和 card 置位的对象，对老年代对象做一次重新标记。这一次是需要停顿的，因为这一次垃圾回收器将不允许 card 再被置位了。
可以在重标记之前，进行一次年轻代 GC，这样可以减少年轻代中的对象数量，减少重标记的停顿时间。这个功能可以使用参数 -XX:+CMSScavengeBeforeReMark 来打开。
因为 card table 有两个功能：维护跨代引用和标记灰色结点，所以，Hotspot 又引入了另外一个数据结构 mod union table（MUT）来用于维护跨代引用。在并发标记开始之前，card table 中的内容就会被复制到 MUT 里，如果在 Concurrent Mark 阶段，发生了年轻代的垃圾回收，则可以使用 MUT 来进行跨代扫描。
此文章为7月Day21学习笔记，内容来源于极客时间《编程高手必学的内存知识》
