JVM学习（四）——JVM垃圾回收——垃圾收集算法，垃圾收集器

垃圾收集算法

1、标记-清除算法

该算法分为“标记”和“清除”阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

2、复制算法

将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

3、标记-整理算法

根据老年代的特点特出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

4、分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为几块。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

新生代：在新生代中每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。
老年代：老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

垃圾收集器

如果说收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。
因为知道现在为止还没有最好的垃圾收集器出现，更加没有万能的垃圾收集器，我们能做的就是根据具体应用场景选择适合自己的垃圾收集器。

1、Serial 收集器

（1）简介：
Serial（串行）收集器：是一个单线程收集器，它的 “单线程” 的意义不仅仅意味着它只会使用一条垃圾收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是它在进行垃圾收集工作的时候必须暂停其他所有的工作线程（ “Stop The World” ），直到它收集结束。

（2）使用：
新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
（3）优缺点：
优点：简单而高效（与其他收集器的单线程相比）。
缺点：带来的不良用户体验。

2、ParNew 收集器

（1）简介：
ParNew 收集器其实就是 Serial 收集器的多线程版本，除了使用多线程进行垃圾收集外，其余行为（控制参数、收集算法、回收策略等等）和 Serial 收集器完全一样。

（2）使用：
新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。
它是许多运行在 Server 模式下的虚拟机的首要选择，除了 Serial 收集器外，只有它能与 CMS 收集器配合工作。

并行和并发概念补充：
并行（Parallel） ：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。
并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集器运行在另一个 CPU 上。

3、Parallel Scavenge 收集器

简介：
Parallel Scavenge 收集器也是使用复制算法的多线程收集器，它看上去几乎和ParNew都一样。
Parallel Scavenge 收集器关注点是吞吐量（高效率的利用 CPU）。
CMS 等垃圾收集器的关注点更多的是用户线程的停顿时间（提高用户体验）。
所谓吞吐量就是 CPU 中用于运行用户代码的时间与 CPU 总消耗时间的比值。

使用：
新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。

4、Serial Old 收集器

Serial 收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器。它主要有两大用途：一种用途是在 JDK1.5 以及以前的版本中与 Parallel Scavenge 收集器搭配使用，另一种用途是作为 CMS 收集器的后备方案。

5、Parallel Old 收集器

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。使用多线程和“标记-整理”算法。在注重吞吐量以及 CPU 资源的场合，都可以优先考虑 Parallel Scavenge 收集器和 Parallel Old 收集器。

7、CMS 收集器

简介：
CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它而非常符合在注重用户体验的应用上使用。实现了让垃圾收集线程与用户线程（基本上）同时工作。

CMS 收集器是一种 “标记-清除”算法实现的，分为四步：

1. 初始标记： 暂停所有的其他线程，并记录下直接与 root 相连的对象，速度很快 ；
2. 并发标记：同时开启 GC 和用户线程，用一个闭包结构去记录可达对象。
3. 重新标记：重新标记阶段就是为了修正并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录
4. 并发标记：开启用户线程，同时 GC 线程开始对为标记的区域做清扫。

优缺点：
优点：并发收集、低停顿。
缺点：

1. 对 CPU 资源敏感；
2. 无法处理浮动垃圾；
3. 它使用的回收算法-“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生。

8、G1 收集器

简介：
G1 (Garbage-First) 是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足 GC 停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征.

特点：

• 并行与并发
• 分代收集
• 空间整合
• 可预测的停顿

G1 收集器的运作大致分为以下几个步骤：

1. 初始标记
2. 并发标记
3. 最终标记
4. 筛选回收

G1 收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先选择回收价值最大的 Region