二、垃圾回收GC
在堆里面存放着java的所有对象实例，当对象为“死去”，也就是不再使用的对象，就会进行垃圾回收GC
1.如何判断对象可以回收
1.1引用计数器
介绍
在对象中添加一个引用计数器，当一个对象被其他变量引用时这个对象的引用计数器加1。当某个变量不再引用这个对象时引用计数器减1。当这个引用计数变为0时，这个对象就会被垃圾回收。
优点
判定效率很高
缺点
不完全准确，当两个对象相互引用就判断失效了。当A引用B对象，B引用A对象，然后A和B不再被其他变量引用，垃圾不会回收，出现了垃圾回收失效。
1.2可达性分析算法（Java）
介绍
①要确定一个根对象GC Roots（肯定不会被垃圾回收的对象）作为起始节点，当垃圾回收前会对堆对象进行扫描，判断这些对象是否被根对象引用，如果没有被引用那么这个对象就可以垃圾回收。
②java虚拟机是通过可达性分析判断存活对象
哪些对象可以作为GC Root?
①虚拟机栈中引用的对象
各个线程调用的方法（参数，局部变量）
②本地方法栈中native方法引用的对象
③方法区中类静态属性引用的对象
Java类的引用类型静态变量
④方法区中常量引用的对象
字符串常量池StringTable里的引用
⑤所有被同步锁synchronized持有的对象
⑥java虚拟机内部的引用，核心类
1.3四种引用
1.强引用-不回收
介绍
程序代码中普遍存在的引用赋值“Object obj = new Object()”这种引用关系。
特点
不回收，只要沿着GC Root引用链能够找到这个对象，这个对象就不会被垃圾回收。
2.软引用-内存不足回收
介绍
软引用（间接引用）是一些还有用但非必需的对象，当被软引用关联的对象，系统发生内存溢出钱，会把这些对象列进回收范围进行二次回收。如果这次回收没有足够的内存，会抛出内存溢出异常
特点
当垃圾回收后，此时内存仍不够，软引用关联的对象会进行垃圾回收（内存不够才回收）
3.弱引用-发现就回收
介绍
弱引用是一些还有用但非必需的对象，生存到下一次垃圾回收为止。在系统进行垃圾回收时，发现弱引用，不管系统堆空间是否充足，都会回收软引用关联的对象。
特点
当发生垃圾回收时，弱引用关联的对象都会被回收。（内存不管够不够都回收）
4.虚引用-对象回收跟踪
介绍
当虚引用对象创建时会关联一个引用队列。虚引用在创建时必须提供引用队列作为参数。当垃圾回收准备回收一个对象时，如果发现他是虚引用，在垃圾回收后把这个虚引用加入引用队列，通知应用程序对象的回收情况。
5.终结器引用-引用队列配合
介绍
用于实现对象的finalize()方法。当终结器对象创建时会关联一个引用队列。当准备回收一个对象时，发现是终结器引用，会把终结器引用对象放入引用队列（此时对象没回收）。由Finalizer线程调用该对象的finalize()方法，第二次垃圾回收就会回收此对象。
2.垃圾回收算法
2.1标记清除
什么时候垃圾回收
扫描整个堆对象的过程中，如果发现对象被GC Root引用了，需要保留。如果这个对象没有被GC Root引用，就要进行垃圾回收。
标记清除算法的两个阶段
①把没有引用的对象标记为垃圾。
②把垃圾对象占用的空间释放，清除
③释放不是空间清0，而是把起始地址记录下来，然后将来把创建的新对象存储这个位置
优点
垃圾回收速度快
缺点
产生内存碎片
2.2标记整理
标记整理两个阶段
①把没有引用的对象标记为垃圾
②把可用的对象向前移动，让内存更加紧凑。连续的空间变多。
优点
没有内存碎片
缺点
对象整理过程中需要移动，垃圾回收效率低。
2.3复制
复制两个阶段
①把没有引用的对象标记为垃圾
②把活着的内存分为两块from区和to区。把from区存活的对象复制到to区。然后清空from区，然后交换from和to的位置
优点
没有内存碎片
缺点
占用双倍内存空间
3.分代垃圾回收
介绍
垃圾回收时，JVM结合3种算法协程工作。通过分代的垃圾回收机制，把堆内存划分为2块新生代和老年代，新生代（对象用完丢弃）划分为3个区域：伊甸园，幸存区From，幸存区To。
老年代（对象长时间使用） 不同的区域，算法不同。
工作机制
①创建新的对象占用伊甸园的内存空间，当伊甸园内存满时，触发垃圾回收Minor GC。沿着GC Roots引用链去找，如果对象没有被引用，就进行垃圾标记。然后采用复制的算法把伊甸园存活的对象复制到幸存区To中，并且对象寿命加1。然后交换from和to的位置。
②当伊甸园内存空间再次溢出时，触发第二次垃圾回收Minor GC。沿着GC Roots根引用链进行扫描伊甸园和幸存区。把存活的对象复制到幸存区To中，并且对象寿命加1。然后交换from和to的位置。
③幸存区的对象寿命超过了阈值15，对象利用率高。晋升到老年代。（对象长时间使用）
④当新生代和老年代内存要溢出时，触发Full GC垃圾回收。
总结
①对象首先分配在伊甸园区域
②新生代空间不足时，触发Minor gc。伊甸园和from存活的对象，使用复制算法copy到to中。存活的对象年龄加1.交换from和to。
③minor gc会引发stop the world暂停其他用户的线程。垃圾回收结束，用户恢复运行。
④当对象寿命超过阈值时，会晋升到老年代，最大寿命是15
⑤老年代空间不足，触发Minor gc内存仍不足，那么full gc.
相关JVM参数
4.垃圾回收器
4.1串行垃圾回收器
介绍
①单线程垃圾回收器
②堆内存较小，适合个人电脑
③开启串行垃圾回收器 -XX:+UseSerialGC = Serial + SerialOld
Serial工作新生代，复制算法
SerialOld 工作在老年代，标记整理算法
工作流程
当堆内存要溢出时，触发垃圾回收。让其他线程在安全点停止下来，等待垃圾回收线程的结束。
4.2吞吐量优先：并行
介绍
①多线程
②堆内存较大，多核cpu支持
③让单位时间内，STW时间最短
工作流程
多核CPU中，有4个线程运行。当堆内存要溢出时，触发了垃圾回收。用户线程在安全点停止。此时的垃圾回收器会开启多个线程（跟CPU核数相关）进行垃圾回收。然后恢复其他线程的运行。
相关参数
-XX:+UseParallelGC ~ -XX：+UseParallelOldGC 开启吞吐量优先垃圾回收器
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自适应大小策略，新生代
-XX:GCTimeRatio=ratio 调整吞吐量
-XX:MaxGCPauseMillis=ms 最大暂停毫秒数
-XX:ParallelGCThreads=n 运行时线程数
4.3响应时间优先
介绍
①多线程
②堆内存交大，多核cpu支持
③尽可能让单次STW时间变短
相关参数
-XX:+UseConcMarkSweepGC~-XX:+UseParNewGC~SerialOld 开启响应时间优先回收器
-XX:ParallelGCThreads=n~-XX:ConcGCThreads=threads 线程数
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent 何时进行垃圾回收
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark 新生代垃圾回收
工作流程
当老年代发生内存泄漏，其他线程到达安全点暂停下来，垃圾回收器执行初始标记，用户线程恢复运行。垃圾回收线程进行并发标记，然后进行重新标记工作。垃圾回收线程进行并发清理。
5.G1垃圾回收器
简介
Garbage First
JDK 9默认
适用场景
①同时注重吞吐量和低延迟，默认暂停目标是200ms
②超大堆内存，会将堆划分多个大小相等的Region
③整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法。
相关JVM参数
-XX:+UseG1GC 开启G1垃圾回收
-XX:G1HeapRegisonSize=size 设置划分区域的大小
-XX:MaxGCPauseMills=time JVM最大暂停时间的目标值
5.1 G1垃圾回收阶段
1.Young Collection 新生代垃圾收集
①、G1会把堆内存划分成多个相等的区域。每个区域独立作为伊甸园，幸存区，老年代
②、新创建的对象会存储在伊甸园，当伊甸园内存满时会触发新生代垃圾回收机制，会STW。
③、伊甸园存活的对象使用copy算法到幸存区。
④、当幸存区的内存溢出时，触发新生代垃圾回收。幸存区对象存活年龄超过一定时间会晋升到老年代
2. Young Collection+Concurrent Mark新生代垃圾收集+并发标记
①在Young GC时进行GC Root的初始标记
②老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会STW）
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent(默认45%)
3.Mixed Collection混合收集
介绍
会对E、S、O进行全面垃圾回收
①最终标记会STW
②拷贝存活会STW
-XX：MaxGCPauseMillis=ms
E：伊甸园区的存活对象通过复制算法到幸存区中
S：幸存区存活的对象复制到另一个幸存区，符合晋升条件的到老年区
O：老年代区把存活对象复制到另一个老年代区
优先收集垃圾最多的区，目的是达到暂停时间段的目标
5.2 Full GC
1.SerialGC
①新生代内存不足发生的垃圾收集—minor gc
②老年代内存不足发生的垃圾收集—full gc
2.ParallelGC
①新生代内存不足发生的垃圾收集—minor gc
②老年代内存不足发生的垃圾收集—full gc
3.CMS
①新生代内存不足发生的垃圾收集—minor gc
②老年代内存不足，并发失败后才会full gc。
4.G1
①新生代内存不足发生的垃圾收集—minor gc
②老年代内存不足，老年代内存跟堆内存占比达到45%，触发并发标记和混合收集阶段。回收速度>垃圾产生速度，并发垃圾收集阶段。回收速度<垃圾产生速度，此时是full gc
5.3Young Collection跨代引用
1.新生代回收的跨代引用(老年代引用新生代)
①根对象有部分是来自老年代，老年代存活对象比较多，遍历效率低。所以采用CardTable把老年代区域进行细分成一个个的card。每个card是512k。如果老年代的对象引用了新生代的对象，就会把这个card标记为脏卡。只关注脏卡，减少搜索范围。
②脏卡引用了新生代的对象。新生代通过Remembered Set知道对应的脏卡。通过脏卡区域遍历GC Roots
5.4 Remark-重新标记
并发标记阶段的对象处理状态
黑色已经处理完成，存活的对象。灰色是处理当中的。白色是尚未处理的垃圾。
在并发标记阶段可能出现B对C引用，接着断开后C成为垃圾，然后A对C引用。此时C被判成垃圾了。
这个时候需要用到remark
Remark:对对象进行进一步检查，当对象引用发生改变时，会给引用提供一个写屏障（将C加入队列），接着进入重新标记阶段，对队列对象进行检查，有强引用的不标记为垃圾。
5.5 JDK8 u20字符串去重
指令
-XX:+UseStringDeduplication
规则
①将所有新分配的字符串放入一个队列
②当新生代回收时，G1并发检查是否有字符串重复
③如果值一样，让他们引用同一个char[]
优缺点
优点：节约大量内存
缺点：多占用CPU时间，新时代回收时间略微增加
跟String.intern()不一样
①String.intern()关注的是字符串对象
②字符串去重关注的是char[]
③JVM内部使用不同的字符串表
5.6 JDK8 u40并发标记类卸载
所有对象都经过并发标记后，知道哪些类不再使用。当一个类加载器所有类不再使用，则卸载它所加载的所有类
-xx:+ClassUnloadingWithConcurrentMark默认启用
5.7 JDK8 u60 回收巨型对象
①一个对象大于region的一半时，成为巨型对象。
②G1不会对巨型对象进行拷贝
③回收时优先考虑
④G1会跟踪老年代所有incoming引用。这样老年代incoming引用为0的巨型对象在新生代垃圾回收处理掉。
5.8 JDK9 并发标记起始时间的调整
①并发标记必须在堆空间占满前完成，否则退化为FullGC
②JDK 9之前需要使用 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent
③JDK 9可以调整：
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 用来设置初始值
进行数据采样并动态调整
总会添加一个安全的空挡空间
