什麼是GC

GC（Garbage Collection）垃圾回收，釋放垃圾佔用的空間，對堆中已經死亡或者長時間沒有使用的物件進行清除和回收，防止記憶體洩漏。可以有效使用記憶體空間。

什麼是垃圾

垃圾收集之前需要定義什麼是垃圾，之後才能決定如何回收垃圾。

拋開書面上介紹的幾種垃圾分析演算法，一步到位說下jvm採用的可達性分析法。

可達性分析

基本思路是通過根引用（GC ROOT）作為分析起點，沿著節點向下搜尋，搜尋路徑稱為引用鏈（Reference Chain），當一個物件到GC ROOT沒有任何引用鏈時，證明物件不再使用（GC ROOT到物件節點不可達）。

通過可達性分析演算法可以解決引用計數無法解決的“迴圈依賴”，只要物件和GC ROOT之間無法建立直接或者間接的連結，就可以認定為可回收物件。

GC ROOT

既然GC ROOT在物件可達性分析時如此重要，那麼哪些物件可以作為GC ROOT呢？

在之前需要先了解下JVM的內部結構：

以下四種情況可以認定為GC ROOT：

• 虛擬機器棧（棧幀的本地變量表）中引用的物件
• 方法區中類靜態屬性引用的物件
• 方法區中常量引用的物件
• 本地方法棧中JNI（Native方法）引用的物件

垃圾回收

在確定垃圾之後就可以進行垃圾回收了，回收過程中最重要的一點就是如何高效的回收，這些也都是不同版本回收器進化的主要目標。

常見的垃圾收集演算法：

• 標記清除
• 複製演算法
• 標記整理

標記清除

標記清除（Mark-Sweep）是將記憶體中認定為垃圾的物件進行標記，之後對這些標記的物件進行清理，清理之後的空間可以給新物件使用。

但是這種操作演算法存在的問題會存在大量不連續的清理空間，也就是記憶體碎片。記憶體碎片帶來的問題是，有的時候我們進行物件分配時，需要連續的記憶體（比如陣列這種）但是由於記憶體中沒有足夠的聯絡記憶體，導致碎片記憶體用不了，造成了記憶體空間的浪費。

複製演算法

複製（Copying）是在標記清除之上演進而來的，主要目的是解決記憶體碎片問題，將可用記憶體空間按照容量進行劃分成大小相等的兩塊，每次只是用其中一塊，當這部分記憶體使用完成之後，可以把存活物件複製到另一塊上面，把之前使用的記憶體進行一次性清理，保證記憶體空間連續可用，複製演算法我們可以不考慮記憶體碎片等問題，分配過程更簡單高效。

但是複製演算法帶來的就是空間的代價更大。

標記整理

既然標記清除，複製演算法都存在一些明確的短板，是否可以針對這些短板設計一個回收演算法呢？於是就有了標記整理演算法（Mark-Compact）。

標記整理過程和標記清除演算法一樣，但是後續整理方式是將存活物件統一移動到記憶體到一側，在進行邊界外的物件清除。

這種演算法屬於標記清除演算法的升級版本，可以解決記憶體碎片問題，也避免了複製演算法存在一半空間浪費的問題，但是也不是沒有問題。首先他會造成更多的記憶體變動，比如需要判斷存活物件，整理存活物件地址，效率上對於複製演算法來說要差很多。

分代回收

我們瞭解了三種收集演算法，JVM記憶體回收就可以根據自己特點進行演算法選擇了。

比如JVM根據物件存活週期不同將記憶體劃分成不同的幾部分。比如堆中針對於快生快消特點分出了新生代，存活較久物件分出了老年代。於是針對不同代物件特點可以選擇不同的回收演算法，比如年輕代物件生命週期比較短，可選擇複製演算法減少標記整理的代價。老年代存活物件較多，空間利用率上相對要求較高，需要使用標記清理或者標識整理演算法。

JVM記憶體模型

那麼JVM中物件具體是怎麼分配的呢？從記憶體模型講起。

堆是記憶體中最大的一塊，也是垃圾回收的主要戰場。

堆主要分為兩個區域：年輕代和老年代，年輕代又分為Eden，s1，s2區。

Eden

新生物件優先在Eden中分配，當Eden中沒有足夠空間後，會觸發一次YGC（比較討厭用Minor GC和Major GC的說法），YGC之後Eden區被回收，無需回收的物件進入S1區，如果S1區容不下則直接進入老年代。

S區

S區主要作用是作為Eden和Old之間的緩衝帶，因為之前說過Eden大部分物件都是短生命的，所以為了避免YGC之後直接進入老年代，引入S區也是有必要的，緩衝了因為頻繁YGC使得老年代被填滿的風險。

因為一而再再而三之後大部分物件還是在新生代消亡了，所以設定一個S區是明智的。

一般物件需要經過15（預設）YGC之後才進入老年代。

而兩個S區的目的就是為了採用複製演算法，來解決碎片問題。如果一個區域的話你就只能採取標記整理或標記清除演算法了，為了降低YGC期間（因為YGC太頻繁了）對於程式的影響，用複製演算法這種簡單可依賴的方式還有有必要的。

如果分成好幾個S區會有什麼問題呢？頻繁的複製是個問題，過多的S區空間造成整體空間利用率更低也是個問題，相信這個2的閾值也是經過多次實驗得來的，所以GC的很多預設演算法其實是很優的配置，除非結合自己業務特點，否則比建議進行修改。

Old區

預設老年代佔用整個區的2/3，只有發生Full GC（這個說法也不準確，我們用CMS回收器，所以就稱為CMS GC吧）時才進行整理，Full GC會造成STW，記憶體越大STW肯定時間就越長（這個也是我們調優JVM引數一個很重要的參考點），所以記憶體並不是越大越好。上面說了老年代存在大量長期物件，所以採用標記演算法更合適。

哪些物件會進入老年代？

• 記憶體擔保，無法放置物件直接進入老年代
• 大物件直接進入老年代，可配置
• 長期存活物件進入老年代，比如age=15
• 動態物件年齡進入老年代，主要是s區空間不足了，某一個年齡及以上物件大小總和大於整個S區一半，這些年齡的物件直接