本文介绍了JVM垃圾回收的关键机制。判断对象可回收的方法包括引用计数法（存在循环引用问题）和可达性分析算法（通过GC Roots遍历）。垃圾回收算法主要有标记清除（产生碎片）、标记整理（无碎片但慢）和复制算法（无碎片但占用双倍空间）。分代回收将堆分为新生代（Minor GC）和老年代（Full GC），采用不同策略。…

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1. 如何判断对象可以被回收

1.1 引用计数法

原理： 只要当前对象被引用一次，计数+1，不再引用的时候计数-1，为 0 回收。
弊端： 无法解决循环引用问题文章配图
A 引用 B，B 引用 A，各自的引用计数始终是1，不能被回收掉。

1.2 可达性分析算法

原理： 从 GC Roots 出发，沿着引用链寻找。找不到的对象即为垃圾。
GC Roots 包括： 虚拟机栈（栈帧中的局部变量）引用的对象、方法区中类静态属性、常量引用的对象、本地方法栈（Native 方法）引用的对象、被同步锁（synchronized）持有的对象。
jmap -dump:format=b,live,file=1.bin [进程id]

1.3 四种引用

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强引用：GC Root引用叫做强引用，不会被回收
软引用(SoftReference)：当没有被强引用时发生GC且内存不够时会被回收
弱引用(WeakReference)：当没有被强引用时发生GC时会被回收
虚引用(PhantomReference)：当被虚引用的对象被回收掉时，虚引用对象Cleaner会进入引用队列，ReferenceHandeder线程调用Cleaner.clean()方法，调用unsafe.freeMemory()释放直接内存
终结器引用(FinalReference)：对象被重写finalize()方法且没被强引用会被引用，发生垃圾回收时， 终结器引用加入引用队列，finalizeHandeder线程调用对象的finalize()方法，下次一GC会被回收掉
引用队列：软、弱、虚引用在对象被回收（或即将回收）时，引用对象本身会被放入队列，用于后续的清理与通知机制。

2 垃圾回收算法

2.1 标记清除算法

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先标记不被GCRoot引用的对象，再“清除”，但是会产生很对内存碎片

2.2 标记整理

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标记完了之后，将使用的内存移动在一起，没内存碎片，但是速度慢

2.3 复制

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先标记，将使用的内存复制到TO区域， 再交换From和To，不会有内存碎片，需要占用双倍内存空间

3 分代垃圾回收

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长时间使用的对象放在老年代，新生代存放生命周期短的对象

新对象放在伊甸园中，新生代空间不够的时候，触发Minor GC：先标记，将伊甸园和From存活的对象复制到To，将幸存对象寿命+1，伊甸园的其他对象就被回收掉了，然后交换From和To的指针；Minor GC会引发stop the world，需要暂停其他用户线程，因为回收的时候会发生复制地址发生变化，回收结束了用户线程才恢复运行。
当寿命达超过阈值（最大15，4bit）的时候晋升到老年代，大对象会直接晋升到老年代，当老年代空间不足先尝试触发Minor GC，之后仍然不足触发Full GC，stop the world时间更长，Full GC之后老年代还是不能存新对象则OOM

子线程触发OOM以后主线程不会意外结束
参数：
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4 垃圾回收器

4.1 串行

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单线程，适合堆内存较小，适合个人电脑
XX:+UseSerialGC=serial+ serialOld, serial 工作在新生代采用复制算法，serialOld工作在老年代采用标记整理算法，只有一个垃圾回收线程在执行，期间阻塞其他线程

4.2 吞吐量优先

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多线程，适合堆内存较大，多核CPU，让单位时间内STW的时间最短
-XX:+UseParallelGc~ -XX:+UseParallelOldGC,ParallelGc工作在新生代采用复制算法，ParallelOldGC工作在老年代采用标记整理算法。多线程垃圾回收。

4.3 响应时间优先 CMS

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多线程，适合堆内存较大，多核CPU，尽可能让单词STW的时间最短
-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC-SerialOld UseConcMarkSweepGC 并发标记清除算法，允许GC和用户并发运行，工作在老年代，并发失败时退化到SerialOld；UseParNewGC基于复制算法工作在新生代。初始标记和重新标记触发STW。
并行运行的用户线程会产生新的垃圾，叫做浮动垃圾，需要预留空间保存浮动垃圾，-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent当老年代的内存占用达到percent的时候开始GC，剩下的空间留给浮动垃圾
-XX:+CMSScavengeBeforeRemark，重新标记时，有可能新生代的对象引用老年代的对象，这个时候就会多余扫描新生代的潜在的垃圾对象，可以在重新标记之前做一次新生代的垃圾回收，减轻重新标记时的压力，但是CMS会产生碎片，内存碎片多了会引发并发失败，此时退化为SerialOld。

4.4 G1

超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的 Region，优先回收垃圾最多的 Region
整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法

jdk1.9及以后是默认的
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Young Collection (新生代回收)
当 Eden 区被占满时，将 Eden 和 Survivor Region 的存活对象，复制到新的 Survivor 或 Old Region 中。
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Young Collection跨代引用： 利用 RSet (Remembered Set) 和 Card Table。老年代引用了新生代，对应的 Card 会被标记为 Dirty。GC 时只需扫描 Dirty Card，无需扫描整个老年代。在引用变更时通过 post-write barrier+dirty card queue，将来由一个线程异步更新。
Young Collection + Concurrent Marking (并发标记)：
当老年代占用堆空间达到阈值（默认 45%）时，[STW] 标记 GC Roots 直接关联的对象，[并发] 从 GC Roots 遍历对象图，Remark (最终标记)：[STW] 处理并发阶段引用发生变化的对象
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Remark： pre-write barrier + satb_mark_queue对象c引用发生了改变，写屏障指令，将c加入到队列satb_mark_queue，状态改为未处理完。remark时会从队列中取出对象c进行检测
JDK8字符串去重：
优点:节省大量内存
缺点:略微多占用了 cpu 时间，新生代回收时间略微增加
-XX:+UsestringDeduplication默认打开
将所有新分配的字符串放入一个队列
当新生代回收时，G1并发检查是否有字符串重复
如果它们值一样，让它们引用同一个 char
注意，与 string.intern()不一样

  • string.intern()关注的是字符串对象
  • 而字符串去重关注的是 char[]
  • 在 JVM 内部，使用了不同的字符串表

JDK 8u40 并发标记类卸载：
所有对象都经过并发标记后，就能知道哪些类不再被使用，当一个类加载器的所有类都不再使用，则卸载它所加载的所有类
XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark默认启用
JDK 8u60 回收巨型对象：
一个对象大于 region 的一半时，称之为巨型对象
G1不会对巨型对象进行拷贝
回收时被优先考虑
G1 会跟踪老年代所有 incoming 引用，这样老年代 incoming 引用为0 的巨型对象就可以在新生代垃圾回收时处理掉
JDK9并发标记起始时间的调整：
并发标记必须在堆空间占满前完成，否则退化为FullGC
JDK9之前需要使用 -XX: InitiatingHeap0ccupancyPercent
JDK9 可以动态调整：-XX:InitiatingHeap0ccupancyPercent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档空间