JavaGC垃圾回收

垃圾回收 Garbage Collection

垃圾回收的主要目的 — 清除不再使用的对象，自动释放内存。

堆分成两大块：新生代和老年代

对象产生之初，在新生代；步入暮年时，进入老年代，但是老年代也接纳在新生代无法容纳的超大对象。

当Eden 区装填满的时候，会触发 Young Garbage Collection（GYC）。

如果YGC 要移送的对象大于 Survivor 区容量的上限，则直接移交给老年代。

每个对象都有一个计数器，每次YGC 都会加1。-XX:MaxTenuringThreshold 参数（默认值：15）能配置计算器的值到达某个阈值的时候，对象从新生代晋升到老年代。

进入老年代（Tenure）的3种情况：

GC Roots

为了判断对象释放存活，JVM 引入了GC Roots。

如果一个对象与GC Roots 之间没有直接或间接的引用关系，就判断这些对象“死缓”，是可以被回收的。

什么对象可以作为GC Roots 呢？

比如，类静态属性中引用的对象、常量引用的对象、虚拟机栈中引用的对象、本地方法栈中引用的对象等。

Mark-Copy 算法

为了能够并行地标记和整理，将Survivor空间分为两块，每次只激活其中一块，垃圾回收时，只需要把存活的对象复制到另一块未激活空间上，将未激活空间标记为已激活，将已激活空间标记为未激活，然后清除原空间中的原对象。

堆内存空间分为较大的Eden和两块较小的Survivor，每次只使用Eden 和 Survivor 区的一块。

Mark-Copy 现作为主流的YGC算法，进行新生代的垃圾回收。

垃圾回收器（Garbage Collector）

有Serial、CMS、G1等等。

Serial 回收器

是一个主要应用于YGC的垃圾回收器，采用串行单线程的方式完成GC任务，其中Stop The Worled（简称STW），即垃圾回收的某个阶段会暂停整个应用程序的执行。

FGC 的时间相对较长，频繁FGC 会严重影响应用程序的性能。

ParNew(并行GC)回收器

ParNew收集器其实就是serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集之外，其余行为与Serial收集器一样。

CMS(Concurrent Mark Sweep)回收器

回收停顿时间比较短。

CMS 回收器是基于“标记-清除”算法实现的，因此产生大量的空间碎片，整个收集过程大致分为4个步骤：

1. 初始标记(CMS initial mark)

2. 并发标记(CMS concurrenr mark)

3. 重新标记(CMS remark)

4. 并发清除(CMS concurrent sweep)

其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要停顿其他用户线程。

G1 回收器

G1（Garbage First）垃圾回收器是用在heap memory很大的情况下，把heap划分为很多相同大小的region块，然后并行的对其进行垃圾回收。

包括：Eden、Survivor、Tenured、Humongous（大对象） 4种类型。

G1垃圾回收器在清除实例所占用的内存空间后，还会做内存压缩。

G1垃圾回收器回收region的时候基本不会STW，优先回收垃圾最多的区域。

G1 采用的是 Mark-Copy 算法。

一个region有可能属于Eden，Survivor或者Tenured内存区域。图中的E表示该region属于Eden内存区域，S表示属于Survivor内存区域，T表示属于Tenured内存区域。图中空白的表示未使用的内存空间。G1垃圾收集器还增加了一种新的内存区域，叫做Humongous内存区域，如图中的H块。这种内存区域主要用于存储大对象-即大小超过一个region大小的50%的对象。

在G1 垃圾回收器中，年轻代的垃圾回收过程使用 Mark-Copy 算法。

把Eden 区和 Survivor 区的对象复制到新的Survivor 区域。

对于年老代上的垃圾收集，G1垃圾收集器也分为4个阶段，基本跟CMS垃圾收集器一样，但略有不同：

Initial Mark阶段 – 同CMS垃圾收集器的Initial Mark阶段一样，G1也需要暂停应用程序的执行，它会标记从根对象出发，在根对象的第一层孩子节点中标记所有可达的对象。但是G1的垃圾收集器的Initial Mark阶段是跟minor gc一同发生的。也就是说，在G1中，你不用像在CMS那样，单独暂停应用程序的执行来运行Initial Mark阶段，而是在G1触发minor gc的时候一并将年老代上的Initial Mark给做了。

Concurrent Mark阶段 – 在这个阶段G1做的事情跟CMS一样。但G1同时还多做了一件事情，就是如果在Concurrent Mark阶段中，发现哪些Tenured region中对象的存活率很小或者基本没有对象存活，那么G1就会在这个阶段将其回收掉，而不用等到后面的clean up阶段。这也是Garbage First名字的由来。同时，在该阶段，G1会计算每个 region的对象存活率，方便后面的clean up阶段使用 。

Remark阶段 – 在这个阶段G1做的事情跟CMS一样, 但是采用的算法不同，G1采用一种叫做SATB(snapshot-at-the-begining)的算法能够在Remark阶段更快的标记可达对象。

Clean up/Copy阶段 – 在G1中，没有CMS中对应的Sweep阶段。相反 它有一个Clean up/Copy阶段，在这个阶段中，G1会挑选出那些对象存活率低的region进行回收，这个阶段也是和minor gc一同发生的,如下图所示：

从上图分析：

E、S region 复制到新的Survivor 区域；

T 经过回收，复制存放的对象到新的Tenured 区域；