1. 簡介

垃圾收集器雖然從Serial -> Parallel->ParNew->CMS->G1->ZGC一步步演化，但是新的垃圾收集器不一定就適合所有場景，從垃圾收集的發展程序的可以看出，垃圾收集器的演化無非因為一下幾點：

• 貼合當下的硬體，能夠更友好的使用硬體資源
• 減少STW（Stop The World）的時間,提高使用者體驗

2. 基本概念

2.1 jvm記憶體模型

• 本地方法棧： native方法
• 棧：一個方法對應一塊棧幀記憶體空間，主要儲存區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口
• 程式計數器：每一個棧都有自己的程式計數器，使用者恢復現場
• 堆：記憶體分配和垃圾回收的主要場所
• 方法區：執行時常量池，主要儲存元空間、常量、靜態變數、類資訊

2.2 物件記憶體分配流程

• 物件逃逸分析：當一個物件在方法中被定義後，沒有被外部方法引用
  • 方法內部的物件，可以直接分配在棧的，但是太大了也只能放在堆中
  • 如果物件不會逃逸可以將該物件在棧上分配記憶體，這樣該物件所佔用的記憶體空間就可以隨棧幀出棧而銷燬，就減輕了垃圾回收的壓力
  • 棧上分配依賴於逃逸分析和標量替換
• 標量替換：標量指不可被進一步分解的量，而JAVA的基本資料型別就是標量
  • 確認物件不逃逸，將物件的成員變數拆分成若干個被這個方法使用的成員變數替換

2.2 垃圾查詢演算法

• 引用計數法： 效率高，無法解決迴圈引用的問題（基本不用）
• 可達性分析法：將“GC Roots” 物件作為起點，從這些節點開始向下搜尋引用的物件，找到的物件都標記為非垃圾物件，其餘未標記的 物件都是垃圾物件
• 根節點（root）
  • 執行緒棧的本地變數
  • 靜態變數
  • 本地方法棧的變數

2.3 垃圾收集演算法

• 分代收集理論
  • 根據存活週期不同將記憶體分為幾塊
  • 新生代每次收集都會有大量的物件死亡(一般採用複製演算法)
  • 老年代的物件存活的機率比較大（一般採用標記整理或者標記清除）
• 複製演算法：將記憶體分為大小相同的兩塊，每次使用一塊，當一塊記憶體使用完後，就將還存活的物件複製到另一塊，清理掉當前的塊記憶體
  • 優點：不會產生記憶體碎片，效率高
  • 缺點：記憶體被分割為兩份，佔用記憶體較多
• 標記清除演算法：標記存活的物件，清除沒有被標記的物件（會造成大量的記憶體碎片，最後肯定會進行一次整理演算法）
  • 優點：記憶體佔用低
  • 缺點：效率不高，容易使記憶體碎片化
• 標記整理演算法：標記存活的物件，讓所有存活的物件向一端移動，然後直接清理掉端邊界以外的記憶體
  • 優點：記憶體佔用低
  • 缺點：效率不高，比清除演算法還要低，清除演算法會將多次碎片記憶體進行一次整理

3. 垃圾收集器

• 黑色相連： 表示可以相互配合使用
• 紅色相連：表示在最後可能會轉變成另外一種方式回收

3.1 Serial

3.2 Parallel

3.3 ParNew

3.4 CMS

3.5 G1

3.6 ZGC