三 GC算法

GC是什么

垃圾回收（Garbage Collection），采用分代收集算法思想，频繁收集年轻代，较少收集老年代，基本不动永久代。
按照回收区域又分为两种类型，一种只针对年轻代的Minor Gc，另一种针对老年代偶尔伴随着新生代的Major Gc。

哪些是垃圾

垃圾指内存中不再使用的空间，如没有任何栈引用对象指向的堆内存空间。

垃圾分类：
⑴ 强引用（StrongReference）【不是垃圾】：常见的普通对象引用，就算出现了OOM也不会对该对象进行回收。
⑵ 软引用（SoftReference）【可能是垃圾】：需要SoftReference类实现，内存空间不足了，垃圾回收器就会回收它。
⑶ 弱引用（WeakReference）【垃圾】：需要WeakReference类实现，只要GC，对象就被回收。
⑷ 虚引用（PhantomReference）：虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

如何确定垃圾

⑴ 引用计数法：存在“循环依赖”问题，弃用；
⑵ 枚举根节点做可达性分析法：通过一些被称为垃圾回收根（GC Roots）的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径被称为引用链（Reference Chain)，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时（即从 GC Roots 节点到该节点不可达），则证明该对象是不可用的；

GC Root：是一组必须活跃的引用。
可作为 GC Root 的对象包括以下4种：
① 栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象;
② 方法区中类静态属性引用的对象;
③ 方法区中常量引用的对象;
④ 本地方法栈中 JNI（即一般说的 Native 方法）引用的对象;

GC触发条件

Minor GC: Eden区满了或者新创建的对象大小大于Eden所剩空间；
Major GC: 老年代空间不足、永久代空间不足、minor gc时出现promotion failure、显示调用System.gc();

注释：
promotion failure，是在minor gc过程中，survivor的剩余空间不足以容纳eden及当前在用survivor区间存活对象，只能将容纳不下的对象移到年老代(promotion)，而此时年老代满了无法容纳更多对象，通常伴随full gc，因而导致的promotion failure。这种情况通常需要增加年轻代大小，尽量让新生对象在年轻代的时候尽量清理掉。

GC算法

复制算法（Minor GC使用的算法）：

从GC Root开始，通过Tracing 从Eden 和 From区找到存活对象，拷贝到To区。GC完成后，From、To交换身份，下次内存分配从To区开始。存活的对象每经历一次Minor GC ,年龄会加1，当达到某个阀值（默认15，可通过-XX:MaxTenuringThreadshold配置）就会成为老年代对象。
$\color{red}{优点：不会产生内存碎片；}$
$\color{red}{缺点：要求对象的存活率低，内存使用率低；}$

标记-清除（Major GC使用的算法）：

当堆中有效空间被耗尽，会暂停整个程序（stop the world）进行标记和清除。
标记：从GC Root开始扫描，标记存活的对象（GC Root可达对象）；
清除：遍历整个堆，清除未被标记的对象；
$\color{red}{优点：简单快捷；}$
$\color{red}{缺点：内存碎片化严重,会暂停整个应用（Stop-the- world）；}$