java垃圾收集器笔记
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判断对象是否存活
1. 引用计数法。给对象添加一个引用计数器， 当新增一个引用时计数器加一， 引用失效时减一。优点：实现简单，效率不错。缺点： 难以解决对象之前相互引用的问题。
著名案例： 为U热压板COM（component objecct model）， 基于actionscript3的Flashplayer， Python， squirrel。
2. 根搜索算法。
使用GC ROOTS对象作为根节点向下搜索，每个对象做个节点， 无论通过什么路径都无法到达的节点即是可回收对象。
java引用概念（since jdk1.2）
1. 强引用。 类似Object obj = new Object()， 只要强引用关系存在， 被引用对象永远不会呗垃圾收集器收集。
2. 软引用。 还有用， 但是并非必需的。 软引用关系存在时， 该对象只会在内存即将溢出时才会回收。
3. 弱引用。 非必需对象， 引用强度比软引用弱， 这种对象只能生存到下次垃圾收集发生之前。
4. 虚引用。 也称为幽灵引用或幻影引用。 这是最弱的一种引用关系。 虚引用不会影响垃圾收集。 为对象设置虚引用的唯一目的是希望能在这个对象被垃圾回收时收到一个系统通知。
GC ROOTS不可达节点解救
根搜索算法中不可达对象也并一定要被回收， 这些对象暂时处于缓刑阶段，仅仅是做了一次可回收标记。在真正进行回收之前还要进行一次筛选。 筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize方法。当对象没有覆盖finalize或者已经执行过finalize方法时虚拟机认为这个对象没有必要执行回收操作（任何对象的finalize方法只会被系统自动调用一次）。
如果有必要执行fianlize方法， 则此对象将被虚拟机放入一个名为F-Queue的队列之中， 兵在稍后由一个虚拟机自动建立、低优先级的Finalizer线程去执行回收操作。（这里所说的执行指虚拟机会触发这个方法， 但不承诺等它运行完毕）
判断废弃常量
没有任何引用的常量即为废弃常量
判断废弃类
1. 该类的所有实例军备回收， 即java堆中不存在该类的任何实例
2. 加载该类的ClassLoader已经被回收
3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用， 无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
** 虚拟机可以对满足以上三个条件的类进行回收， 但并不是一定要回收。 HotSpot虚拟机通过-Xnoclassgc来控制是否回收类。
垃圾回收算法
1. 标记--清除
这个方法分为两步，1） 标记所有需要回收的对象 2）回收被标记的对象
缺点： 1） 标记和清除过程的效率都不高 2） 标记清除之后会产生很多不连续的内存碎片
2. 复制
将可用内存按容量分为大小相等的两块， 每次只用其中一块。 回收时将正在使用的内存区域中存活的对象全部复制到空闲的内存中， 然后将其清空。
缺点： 空间代价太大。
3. 标记--整理
1） 标记所有需要回收的对象 2） 将所有需要回收的对象向内存一端移动 3） 清理边界意外的内存区域。
4. 分代收集
将java堆分为新生代和老年代。 新生代中的对象每次回收时都有大量对象死去， 只有少量存活， 采用复制算法。老年代中对象存活率高， 没有额外空间对他进行分配担保， 使用标记--清除或标记--整理算法进行回收。
HotSpot JVM收集器
上面有7中收集器，分为两块，上面为新生代收集器，下面是老年代收集器。如果两个收集器之间存在连线，就说明它们可以搭配使用。
Serial(串行GC)收集器
Serial收集器是一个新生代收集器，单线程执行，使用复制算法。它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程(用户线程)。是Jvm client模式下默认的新生代收集器。对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。
ParNew(并行GC)收集器
ParNew收集器其实就是serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集之外，其余行为与Serial收集器一样。
Parallel Scavenge(并行回收GC)收集器
Parallel Scavenge收集器也是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行多线程收集器。parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量。吞吐量= 程序运行时间/(程序运行时间 + 垃圾收集时间)，虚拟机总共运行了100分钟。其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。
Serial Old(串行GC)收集器
Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同样使用一个单线程执行收集，使用“标记-整理”算法。主要使用在Client模式下的虚拟机。
Parallel Old(并行GC)收集器
Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法。
CMS(并发GC)收集器
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。CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的，整个收集过程大致分为4个步骤：
①.初始标记(CMS initial mark)
②.并发标记(CMS concurrenr mark)
③.重新标记(CMS remark)
④.并发清除(CMS concurrent sweep)
其中初始标记、重新标记这两个步骤任然需要停顿其他用户线程。初始标记仅仅只是标记出GC ROOTS能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段是进行GC ROOTS 根搜索算法阶段，会判定对象是否存活。而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间，因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，这个阶段的停顿时间会被初始标记阶段稍长，但比并发标记阶段要短。
由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中，收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以整体来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。
CMS收集器的优点：并发收集、低停顿，但是CMS还远远达不到完美，器主要有三个显著缺点：
CMS收集器对CPU资源非常敏感。在并发阶段，虽然不会导致用户线程停顿，但是会占用CPU资源而导致引用程序变慢，总吞吐量下降。CMS默认启动的回收线程数是：(CPU数量+3) / 4。
CMS收集器无法处理浮动垃圾，可能出现“Concurrent Mode Failure“，失败后而导致另一次Full GC的产生。由于CMS并发清理阶段用户线程还在运行，伴随程序的运行自热会有新的垃圾不断产生，这一部分垃圾出现在标记过程之后，CMS无法在本次收集中处理它们，只好留待下一次GC时将其清理掉。这一部分垃圾称为“浮动垃圾”。也是由于在垃圾收集阶段用户线程还需要运行，
即需要预留足够的内存空间给用户线程使用，因此CMS收集器不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全被填满了再进行收集，需要预留一部分内存空间提供并发收集时的程序运作使用。在默认设置下，CMS收集器在老年代使用了68%的空间时就会被激活，也可以通过参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提供触发百分比，以降低内存回收次数提高性能。要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序其他线程需要，就会出现“Concurrent Mode Failure”失败，这时候虚拟机将启动后备预案：临时启用Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集，这样停顿时间就很长了。所以说参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置的过高将会很容易导致“Concurrent Mode Failure”失败，性能反而降低。
最后一个缺点，CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器，使用“标记-清除”算法收集后，会产生大量碎片。空间碎片太多时，将会给对象分配带来很多麻烦，比如说大对象，内存空间找不到连续的空间来分配不得不提前触发一次Full GC。为了解决这个问题，CMS收集器提供了一个-XX:UseCMSCompactAtFullCollection开关参数，用于在Full GC之后增加一个碎片整理过程，还可通过-XX:CMSFullGCBeforeCompaction参数设置执行多少次不压缩的Full GC之后，跟着来一次碎片整理过程。
G1收集器
G1(Garbage First)收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。还有一个特点之前的收集器进行收集的范围都是整个新生代或老年代，而G1将整个Java堆(包括新生代，老年代)。
垃圾收集器参数总结
-XX:+<option> 启用选项
-XX:-<option> 不启用选项
-XX:<option>=<number>
-XX:<option>=<string>
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| -XX:+UseSerialGC |
Jvm运行在Client模式下的默认值，打开此开关后，使用Serial + Serial Old的收集器组合进行内存回收 |
| -XX:+UseParNewGC | 打开此开关后，使用ParNew + Serial Old的收集器进行垃圾回收 |
| -XX:+UseConcMarkSweepGC | 使用ParNew + CMS + Serial Old的收集器组合进行内存回收，Serial Old作为CMS出现“Concurrent Mode Failure”失败后的后备收集器使用。 |
| -XX:+UseParallelGC | Jvm运行在Server模式下的默认值，打开此开关后，使用Parallel Scavenge + Serial Old的收集器组合进行回收 |
| -XX:+UseParallelOldGC | 使用Parallel Scavenge + Parallel Old的收集器组合进行回收 |
| -XX:SurvivorRatio | 新生代中Eden区域与Survivor区域的容量比值，默认为8，代表Eden:Subrvivor = 8:1 |
| -XX:PretenureSizeThreshold | 直接晋升到老年代对象的大小，设置这个参数后，大于这个参数的对象将直接在老年代分配 |
| -XX:MaxTenuringThreshold | 晋升到老年代的对象年龄，每次Minor GC之后，年龄就加1，当超过这个参数的值时进入老年代 |
| -XX:UseAdaptiveSizePolicy | 动态调整java堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄 |
| -XX:+HandlePromotionFailure | 是否允许新生代收集担保，进行一次minor gc后, 另一块Survivor空间不足时，将直接会在老年代中保留 |
| -XX:ParallelGCThreads | 设置并行GC进行内存回收的线程数 |
| -XX:GCTimeRatio | GC时间占总时间的比列，默认值为99，即允许1%的GC时间，仅在使用Parallel Scavenge 收集器时有效 |
| -XX:MaxGCPauseMillis | 设置GC的最大停顿时间，在Parallel Scavenge 收集器下有效 |
| -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction | 设置CMS收集器在老年代空间被使用多少后出发垃圾收集，默认值为68%，仅在CMS收集器时有效，-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 |
| -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection |
由于CMS收集器会产生碎片，此参数设置在垃圾收集器后是否需要一次内存碎片整理过程，仅在CMS收集器时有效 |
| -XX:+CMSFullGCBeforeCompaction |
设置CMS收集器在进行若干次垃圾收集后再进行一次内存碎片整理过程，通常与UseCMSCompactAtFullCollection参数一起使用 |
| -XX:+UseFastAccessorMethods |
原始类型优化 |
| -XX:+DisableExplicitGC |
是否关闭手动System.gc |
| -XX:+CMSParallelRemarkEnabled |
降低标记停顿 |
| -XX:LargePageSizeInBytes |
内存页的大小不可设置过大，会影响Perm的大小，-XX:LargePageSizeInBytes=128m |
Client、Server模式默认GC
| 新生代GC方式 | 老年代和持久代GC方式 | |
|---|---|---|
| Client |
Serial 串行GC | Serial Old 串行GC |
| Server | Parallel Scavenge 并行回收GC | Parallel Old 并行GC |
Sun/oracle JDK GC组合方式
| 新生代GC方式 | 老年代和持久代GC方式 | |
|---|---|---|
| -XX:+UseSerialGC |
Serial 串行GC | Serial Old 串行GC |
| -XX:+UseParallelGC | Parallel Scavenge 并行回收GC | Parallel Old 并行GC |
| -XX:+UseConcMarkSweepGC | ParNew 并行GC | CMS 并发GC 当出现“Concurrent Mode Failure”时 采用Serial Old 串行GC |
| -XX:+UseParNewGC | ParNew 并行GC | Serial Old 串行GC |
| -XX:+UseParallelOldGC | Parallel Scavenge 并行回收GC | Parallel Old 并行GC |
| -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC |
Serial 串行GC | CMS 并发GC 当出现“Concurrent Mode Failure”时 采用Serial Old 串行GC |