JVM-GC算法及垃圾收集器超级详细解读（520 是什么? 不存在！）
数哥：今天 05-20 据说这是一个节日？
我：不知道
数哥：那你今天怎么过？
我：撸起袖子-撸代码
一、GC算法
1、标记-清除算法
描述：
- 标记。从根结点（GC root）出发遍历对象，对访问过的对象打上标记，表示该对象可达。
- 清除。对那些没有标记的对象进行回收，这样使得不能利用的空间能够重新被利用。
优点：
- 实现简单
- 不移动对象，
缺点：
- 清理出来的空闲内存是不连续的
- 效率比较低（递归与全堆对象遍历），而且在进行GC的时候，需要停止应用程序
2、标记-压缩算法（标记-整理）
描述：
- 从GCroot 开始遍历，标记活动的对象
- 清除没有被标记的空间
- 对空间碎片重排，变紧凑
优点：
- 无内存碎片
- 相对内存复制 不会浪费内存空间
缺点：
- 压缩花费计算成本大
3、复制算法
描述：
- 在from区中，从GCroot 开始遍历，标记活动的对象
- 清除没有被标记的空间
- 将from区中 存活的对象空间 copy到 to 区
- 将from区和to区的 指针表示 swap
优点：
- 优秀的吞吐量
- 可实现高速分配
- 不会发生碎片化
- 与缓存兼容
缺点：
- 堆使用率低下
- 不兼容保守式GC算法
4、分代收集算法
分代算法主要就是基于以上三种算法 ”因才施教“；
不同的区域使用 适合的算法；
具体的各种垃圾收集器 就是很好的实现
二、垃圾收集器
1.串行收集器
1）Serial收集器
特点：
1、用于新生代
2、使用复制算法
3、单线程运行-进行垃圾收集时，暂停所有工作线程，即"Stop The World"
2）Serial-old
特点：
1、用于老年代
2、使用标记整理算法
3、单线程运行-进行垃圾收集时，暂停所有工作线程，即"Stop The World"
时序图
设置："-XX:+UseSerialGC"：添加该参数来显式的使用串行垃圾收集器；
2. 并行收集器
1）ParNew
参数设置：
“-XX:+UseParNewGC”：强制指定使用ParNew；
“-XX:ParallelGCThreads”：指定垃圾收集的线程数量，ParNew默认开启的收集线程与CPU的数量相同；
2）Parallel收集器
Parallel Scavenge收集器类似ParNew收集器，Parallel收集器更关注系统的吞吐量；新生代使用"复制"算法，老年代使用"标记-压缩"
Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和"标记压缩"算法
参数设置：
-XX:+UseParallelGC 使用Parallel收集器+老年代串行
-XX:+UseParallelOldGC 使用Parallel收集器+老年代并行
3）CMS收集器（14版本 已经移除）
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；
老年代收集器（新生代使用ParNew）老年代收集器（新生代使用ParNew）；
初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要"Stop The World"；
优点:并发收集、低停顿
缺点：产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量
参数设置：
-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS收集器
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection "Full GC"后，进行一次碎片整理，整理过程是独占的，会引起停顿时间变长
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction 设置进行几次Full GC后，进行一次碎片整理
-XX:ParallelCMSThreads 设定CMS的线程数量(一般情况约等于可用CPU数量)
4）G1收集器
G1收集器有以下特点：
- 空间整合，G1收集器采用"标记-压缩"算法，不会产生内存空间碎片。分配大对象时不会因为无法找到连续空间而提前触发下一次GC。
- 可预测停顿，这是G1的另一大优势，降低停顿时间是G1和CMS的共同关注点，但G1除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为N毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒，这几乎已经是实时Java（RTSJ）的垃圾收集器的特征了。
与其他垃圾收集器的区别：
上面提到的垃圾收集器，收集的范围都是整个新生代或者老年代；使用G1收集器时，Java堆的内存布局与其他收集器有很大差别，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留有新生代和老年代的概念，新生代和老年代不再是物理隔阂，它们都是一部分(可以不连续)Region的集合
收集步骤：
- 标记阶段，首先初始标记(Initial-Mark),这个阶段是停顿的(Stop the World Event)，并且会触发一次普通Mintor GC，对应GC log:GC pause (young) (inital-mark)
- Root Region Scanning，程序运行过程中会回收survivor区(存活到老年代)，这一过程必须在young GC之前完成。
- Concurrent Marking，在整个堆中进行并发标记(和应用程序并发执行)，此过程可能被young GC中断。在并发标记阶段，若发现区域对象中的所有对象都是垃圾，那个这个区域会被立即回收(图中打X)。同时，并发标记过程中，会计算每个区域的对象活性(区域中存活对象的比例)。
- Remark, 再标记，会有短暂停顿(STW)。再标记阶段是用来收集 并发标记阶段 产生新的垃圾(并发阶段和应用程序一同运行)；G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)。
- Copy/Clean up，多线程清除失活对象，会有STW。G1将回收区域的存活对象拷贝到新区域，清除Remember Sets，并发清空回收区域并把它返回到空闲区域链表中。
- 复制/清除过程后。回收区域的活性对象已经被集中回收到深褐色和深绿色区域，未回收的部分保持原位置。
5）ZGC （11版本 新增）
在JDK 11当中，加入了实验性质的ZGC。它的回收耗时平均不到2毫秒。它是一款低停顿高并发的收集器。
ZGC几乎在所有地方并发执行的，除了初始标记的是STW的。所以停顿时间几乎就耗费在初始标记上，这部分的实际是非常少的。那么其他阶段是怎么做到可以并发执行的呢？
ZGC主要新增了两项技术，一个是着色指针Colored Pointer，另一个是读屏障Load Barrier。
着色指针Colored Pointer
ZGC利用指针的64位中的几位表示Finalizable、Remapped、Marked1、Marked0（ZGC仅支持64位平台），以标记该指向内存的存储状态。相当于在对象的指针上标注了对象的信息。注意，这里的指针相当于Java术语当中的引用。
在这个被指向的内存发生变化的时候（内存在Compact被移动时），颜色就会发生变化。
在G1的时候就说到过，Compact阶段是需要STW，否则会影响用户线程执行。那么怎么解决这个问题呢？
读屏障Load Barrier 由于着色指针的存在，在程序运行时访问对象的时候，可以轻易知道对象在内存的存储状态（通过指针访问对象），若请求读的内存在被着色了。那么则会触发读屏障。读屏障会更新指针再返回结果，此过程有一定的耗费，从而达到与用户线程并发的效果。
常用的垃圾收集器组合
| 新生代 | 老年代 |
|---|---|
| Serial | Serial Old |
| Serial | CMS + Serial Old |
| ParNew | CMS |
| ParNew | Serial Old |
| Parallel Scavenge | Serial Old |
| Parallel Scavenge | Parallel Old |
| G1 | G1 |
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