深入理解Java虚拟机之垃圾收集器内存分配策略

垃圾回收器（Gabage Collection,GC）在jvm中非常重要的一个机制，设想，我们只创建分配内存空间，而不对其进行回收，内存再大也会超出我们的范围。
接下来我们了解一下三个问题：
1.哪些内存需要回收
2.什么时候回收
3.如何回收

1.哪些内存需要回收？

答：对象已死（即不可被任何途径使用的对象）。

1.1.怎么判断对象已死？

答：通过引用

（ 1）引用计数算法。给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加1；当引用失效时，计数器减一；任何时刻引用为0时，表示对象不能在用。

弊端：当相互循环引用时，将达不到其效果。java没有选用其作为内存管理。

（2）根搜索算法（GC Roots Tracing）。通过一系列的名为”GCRoots“的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话就是不可达）时，证明对象不可用。

Java中可作为GC Roots的对象包括：

虚拟机栈中的引用对象；

方法区的类静态属性引用的对象；

方法区常量引用对象；

本地方法栈中JNI（Native方法）的引用对象。

1.2.四种引用类型：

1.强引用：直接创建或实例化的对象，只要强引用还在，垃圾回收器永远不会回收掉被引用的对象。

2.软引用：用来描述一些还有用，但并非必须的对象。当系统发生内存泄露时，会先将这部分进行回收，如果回收后内存仍不满足，才报内存溢出异常。

3.弱引用：用来描述非必须对象，比软引用弱，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾回收之前。当垃圾收集器工作时，不论系统内存是否有空闲，都将其回收。

4.虚引用：最弱的一种引用，一个对象有虚引用，不会对其有任何影响，也不能通过虚引用取得对象实例。目的是为了对象呗回收时，收到系统通知。

1.3生存还是死亡：

在根搜索算法中，不可达的并不是非死不可，还有经过至少两次标记；当一个对象被根搜索认为不可达时，就将其标记，并进行一次筛选，条件为是否有必要执行finalize()方法。如果这个对象有必要，就放到一个低优先级线程中去执行，而并不关注其是否执行完，如果在finalize方法中，对象又获得了引用，则对象又重新变成活的，不被GC回收，进行下一次根搜索的筛选。

finalize()只会执行一次。强烈不推荐在此使用自我拯救。

2.垃圾收集算法

2.1.标记-清楚算法（Mark-Sweep）

将需要回收的对象内存进行标记，标记完成后，对其进行统一的回收。

弊端：效率不高；会产生大量碎片。

2.2.复制算法

将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当着一块用完时，将这一块存活的对象全部复制到另一块上，并将这一块的全部进行回收。如此重复使用。

优点：实现简单，效率高，不会产生碎片。

弊端：会将原来的内存缩小一半。

2.2.1.复制算法扩展：

现在商业虚拟机都用其回收新生代。因为新生代都是一些朝生夕死的，所以并不需要1:1的比例分配内存，而是将内存分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor的空间，每次使用Eden和一块Survivor空间。当回收时，将Eden和Survivor中存活的对象全部复制到另一块Survivor上，并将Eden和刚使用的Survivor全部清理。HotSpot虚拟机上这三者的比例为Eden：Survivor：Survivor=8:1:1。

也就是新生代的内存为90%，只有10%被浪费了。

当Survivor中的内存不够用时（因为我们无法保证对象的每次回收都回收的Survivor能装满），可以依赖其他内存（老年代）进行分配担保。

2.3.标记-整理算法

对标记-清理的一种改进，先进行标记，再将存活的向一段移动，之后再全部清理。这样就不会产生碎片。但这更降低了效率。

2.4.分代收集算法

将上面的算法进行结合，分为新生代和老年代，对其使用不同的收集算法；

新生代：复制算法；

老年代：标记-整理或标记-清理算法。

3.垃圾收集器

不同代有不同的收集器，连线的表明能协同使用的收集器：

3.1.Serial收集器：

1.单线程收集器

2.新生代收集器

3.在垃圾回收的使用会暂停所有工作线程。

4.对运行与Client模式下的虚拟机是很好用的。

3.2.Parnew收集器：

1.多线程收集器。

2.和Serial收集器基本一致，区别尽在能够多线程进行收集。

3.3.Parallel Scavenger收集器：

1.在新生代中，与1，2收集器相比，它们的目的是不同的；

2.Parnew的目的是为了让1的停顿时间尽可能的短，Parallel Scavenger是为了增加吞吐量，即CPU的效率。

3.高吞吐量会更快的完成任务，低停顿时间，会让用户交互变得美妙。

4.主要用于进行后台的处理。

5.有自动调节机制。

3.4.Seral Old收集器：

1.seral的老年代版本

2.单线程收集器，采用标记-整理算法

3.5.Parallel Old收集器：

1.Parallel Scavenger的老年代版本

2.和Parallel Scavenger收集器联合使用，在多核心的cpu上极大的提高了吞吐率

3.6.CMS收集器：

1.目的：以获取最短回收停顿时间

2.利用标记-清除算法

3.四个步骤：初始标记——并发标记——重新标记——并发清除

4.初始标记和重新标记仍需要“停止一切工作进程”

5.并非标记和清除可以和用户进程一起进行

6.主要特点：并发收集低停顿

7.缺点：对CPU资源很敏感，因为需要和工作线程并发执行；无法处理浮动垃圾，因为在并发处理的过程中很有可能产生新的垃圾，而此次标记已经结束；会产生碎片；

3.7.G1收集器：

1.JDK1.7以后的版本

2. 可以像CMS收集器一样,GC操作与应用的线程一起并发执行

3.紧凑的空闲内存区间且没有很长的GC停顿时间.

4. 需要可预测的GC暂停耗时.

5.不想牺牲太多吞吐量性能.

6. 启动后不需要请求更大的Java堆.

3.8.垃圾回收器各参数：