一. GC 根底原理

1. 怎么找到须要回收的垃圾？

咱们都晓得有两种算法：即 援用计数算法 和 可达性剖析算法。

• 援用计数法:

在对象中增加一个援用计数器，每当一个中央援用它时，计数器就加一；当援用生效时，计数器值就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被应用的。

存在的问题：不能解决循环援用

• 可达性剖析算法:

就是通过一系列的“GC Roots”，也就是根对象作为起始节点汇合，从根节点开始，依据援用关系向下搜寻，搜寻过程所走过的门路称为援用链，如果某个对象到 GC Roots 间没有任何援用链相连。用图论的话来说就是从 GC Roots 到这个对象不可达时，则证实此对象是不可能再被应用的。所以此对象就是能够被回收的对象。

• GC Root 次要包含以下几类元素：
• 虚拟机栈中援用的对象
• Class 外面的 static 变量
• JNI 本地办法
• 办法区中常量援用的对象（比方：字符串常量池（string Table）里的援用）
• 所有被同步锁 synchronized 持有的对象
• Java 虚拟机外部的援用

根本数据类型对应的 Class 对象，一些常驻的异样对象（如：NullPointerException、OutOfMemoryError），零碎类加载器

2. 怎么革除垃圾？

3. GC 分代收集

随着工夫的推移，经验垃圾回收后存活下的数据大小状况。能够看出大部分对象存活期很短，随着工夫的推移越来越少的对象存活下来。因而，能够针对不同的堆内存采取不同的回收频率和办法，以进步 JVM 性能。

• 新生代（Young Generation）

新生代又叫年老代，大多数对象在新生代中被创立，很多对象的生命周期很短。每次新生代的垃圾回收（又称 Young GC、Minor GC、YGC）后只有大量对象存活，所以应用复制算法，只需大量的复制操作老本就能够实现回收

新生代内又分三个区：一个 Eden 区，两个 Survivor 区(S0、S1，又称 From Survivor、To Survivor)，大部分对象在 Eden 区中生成。当 Eden 区满时，还存活的对象将被复制到两个 Survivor 区（中的一个）。当这个 Survivor 区满时，此区的存活且不满足降职到老年代条件的对象将被复制到另外一个 Survivor 区。对象每经验一次复制，年龄加 1，达到降职年龄阈值后，转移到老年代

• 老年代（Old Generation）

在新生代中经验了 N 次垃圾回收后依然存活的对象，就会被放到老年代，该区域中对象存活率高。老年代的垃圾回收通常应用“标记 - 整顿”算法

4. 内存调配策略

Java 提供的主动内存治理，能够归结为解决了对象的内存调配和回收的问题，后面曾经介绍了内存回收，上面介绍几条最广泛的内存调配策略

• 对象优先在 Eden 区调配 大多数状况下，对象在先新生代 Eden 区中调配。当 Eden 区没有足够空间进行调配时，虚拟机将发动一次 Young GC
• 大对象间接进入老年代 JVM 提供了一个对象大小阈值参数(-XX:PretenureSizeThreshold，默认值为 0，代表不论多大都是先在 Eden 中分配内存)，大于参数设置的阈值值的对象间接在老年代调配，这样能够防止对象在 Eden 及两个 Survivor 间接产生大内存复制
• 长期存活的对象将进入老年代 对象每经验一次垃圾回收，且没被回收掉，它的年龄就减少 1，大于年龄阈值参数(-XX:MaxTenuringThreshold，默认 15) 的对象，将降职到老年代中
• 空间调配担保 当进行 Young GC 之前，JVM 须要预估：老年代是否可能包容 Young GC 后新生代降职到老年代的存活对象，以确定是否须要提前触发 GC 回收老年代空间，基于空间调配担保策略来计算：

Young GC 之后如果胜利(Young GC 后降职对象能放入老年代)，则代表担保胜利，不必再进行 Full GC，进步性能；如果失败，则会呈现“promotion failed”谬误，代表担保失败，须要进行 Full GC

• 动静年龄断定 新生代对象的年龄可能没达到阈值(MaxTenuringThreshold 参数指定) 就降职老年代，如果 Young GC 之后，新生代存活对象 达到雷同年龄所有对象大小 的总和大于任一 Survivor 空间 (S0 或 S1 总空间) 的一半，此时 S0 或者 S1 区行将包容不了存活的新生代对象，年龄大于或等于该年龄的对象就能够间接进入老年代，毋庸等到 MaxTenuringThreshold 中要求的年龄

另外，如果 Young GC 后 S0 或 S1 区不足以包容：未达到降职老年代条件的新生代存活对象，会导致这些存活对象间接进入老年代，须要尽量避免

二. 垃圾收集器的进化史

1. 古典时代的垃圾回收算法：

• Serial

  • 年老代 Serial
  • 老年代 Serial Old

• Parallel

  • 年老代 Parallel Scavenge
  • 老年代 Parallel Old

2. 中古时代的垃圾回收算法：

• CMS: Concurrent Mark Sweep

  • 低延时的零碎
  • 不进行 Compact
  • 用于老年代
  • 配合 Serial/ParNew 应用

3. 古代垃圾回收算法：

• G1：Garbage first

4. 将来时代的垃圾回收算法：

• ZGC
• Shonandoah