JVM 篇：HotSpot GC

注：HotSpot 是 JDK 自帶的虛擬機類型
如果對垃圾回收的基本概念不是很瞭解，可以點擊 GC 基本概念 前往瞭解。

HotSpot 使用可達性分析算法來獲知哪些對象是有用的，然後把沒用的對象回收掉。具體過程爲：

1. GC 時程序中各線程會跑到 安全區域 裏面離自己最近的 安全點 更新 OopMap 的數據（棧幀中引用的位置），然後阻塞自己
2. 通過 OopMap 記錄的引用位置快速的枚舉 GC Roots，然後開始可達性分析
3. 使用垃圾收集器回收內存

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垃圾收集器

• Young generation 表示新生代，Tenured generation 表示老年代
• 圖中有連線關聯的表示可以配合使用。
  • 從上圖可以知道 G1 是唯一一個可以同時處理新生代和老年代的收集器，其他的都要有一個新生代的收集器和一個老年代的收集器配合。
  • 可以看到老年代中 CMS 和 Serial Old 有交集，意思是當 CMS 收集失敗的時候會使用 Serial Old 來代替。

新生代收集器

• Serial：停止所有用戶線程（別名 Stop the world），使用一條 GC 線程來進行垃圾回收。
• ParNew：Serial 的升級版，使用多條 GC 線程來回收。
• Parallel Scavenge：過程和 ParNew 一模一樣，不同在於這是以吞吐量優先的收集器。

老年代收集器

• Serial Old：Serial 的老年代版本，Serial / Serial Old 是 client 模式的標配（用戶桌面程序，內存一般很小）。
• Parallel Old：Parallel Scavenge 的老年代版本，Paraller / Parallel Old 是吞吐量優先的收集器配套方案。
• CMS（Concurrent Mark Sweep）：JDK7 和 JDK8 的默認老年代收集器。特點：併發收集，低停頓。
  • CMS 工作過程：
    • 初始標記：標記 GC Roots 能直接關聯的對象，需要 Stop the world。
    • 併發標記：GC Roots Tracing，與用戶線程同時執行。
    • 重新標記：對併發標記的矯正（因爲與用戶線程同時執行，可能會發生引用變化的情況），需要 Stop the world。
    • 併發清除：開始回收垃圾，與用戶線程同時執行。
  • 缺點：
    • 通過名字可以得知，內部使用的是 標記-清除算法，所以會產生很多內存碎片。
    • 因爲最後一步是 併發清除，所以會產生許多浮動垃圾（併發的用戶線程產生的垃圾），這部分垃圾需要等到下一次 Full GC 才能夠回收。同時因爲有這些浮動垃圾的存在，老年代需要預留一些內存來存放，所以 CMS 不能像其他收集器一樣等到老年代區域滿了之後纔開始 GC。

G1

• JDK6 的時候開始研發，JDK7 的時候纔開始商用，計劃用來取代 CMS。
• G1 收集的範圍是整個堆，堆被分成多個獨立的區域（region），雖然還保留着新生代和老年代的區別，但是它們不再是物理上的隔離了。
• G1 的一個特色就是它可以建立可預測的停頓，G1 會維護一張列表記錄 region 的回收優先級（越有回收價值的 region 優先級越高），所以可以在規定的停頓範圍內回收最具有回收價值的區域，Garbage First 就是 G1 名字的由來。
• G1 把內存化整爲零後，需要靠 RememberSet 來避免全堆掃描（即回收新生代內存時不會掃描老年代的區域）。
• G1 的工作工程與 CMS 很相似，只有最後一步有明顯的區別，CMS 最後一步是併發清除，而 G1 是篩選回收，會發生 Stop the world，使用多線程來執行回收，好處是不會產生浮動垃圾。
• G1 採用 複製算法 來回收新生代，使用 標記-整理算法 來回收老年代，所以不會產生內存碎片。

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內存分配與回收策略

• 對象優先在 Eden 區分配
• 大對象直接進入老年代（由 -XX:PretenureSizeThreshold 參數決定大小閥值）
• 長期存活的對象進入老年代（GC 年齡，由 -XX:MaxTenuringThreshold 決定年齡閥值）
• 動態對象年齡判斷（當同一年齡的對象的大小超過 survivor 區的一半，則大於或小於這個年齡的就會直接進入老年代）
• 空間分配擔保（survivor 區域不足以存放 GC 後存活的對象時，survivor 中原先的對象就會進入老年代，然後再存放此次 GC 後的對象）

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雜談：

• 新生代使用 複製算法 來進行垃圾回收，所以不會產生內存碎片；老年代只有 CMS 採用了 標記-清除算法，所以只有它會產生內存碎片。
• 新生代的垃圾收集被稱爲是 Minor GC，而老年代被稱爲 Major GC / Full GC。後者比前者慢 10 倍以上。
• 使用 System.gc(); 顯式發動 GC，使用 -XX:PrintGCDetails 可以查看內存回收的情況。

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  以上內容爲閱讀 深入理解Java虛擬機（第2版）後的筆記及對 JDK8 的實踐補充。看完這本書後最大的感覺就是，，，再看一遍，很多原來理解不了的知識點就可以看懂了，因爲很多內容是前後呼應的。有興趣的可以去閱讀這本書，強推。