作者：ofLJli
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来源：稀土掘金
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概述

在JVM中主要的结构为：虚拟机栈、堆、方法区。其中虚拟机栈的栈帧在编译器就已经确定大小的，随着方法的结束或线程的技术，虚拟机栈的内存也随着回收。而Java堆和方法区这两个区域则有很显著的不确定性，这部分内存的分配和回收都是动态的，GC所关注的真是这部分内存该如何管理。

本篇文章就以下三方面GC所要完成的三件事：

• 什么时候回收？(触发GC的条件)
• 垃圾回收算法
• 垃圾回收器

什么时候回收

根据两个分代假说：绝大多数的对象都是朝生夕死，熬过越多次的GC回收的对象就越难回收。把堆进行了分代：新生代(Eden、From、To)、老年代，在GC时也进行了分代回收。

Minor GC: 回收新生代的无使用对象，新生代的对象的特性是大多数是朝生夕死的。触发时机有：

• Eden区空间不足，触发Minor GC 由于Eden空间大小有限，所以Minor GC触发的更加频繁，这就需要收集算法速度快、效率高，一般使用标记-复制算法对这一区域进行回收(后面讲)。

Major GC：回收老年代的无使用对象。一般使用标记-清除算法或标记-整理算法进行回收。

Full GC: 回收堆和方法区的无使用对象。Full GC回收范围比较大，执行的时间较长可能会造成卡顿，所以要尽量减少Full GC的次数。触发时机大致有：

• 老年代的空间不足 由新生代对象的进入老年代、大对象直接进入老年代等，如果在老年代的最大连续空间上无法存放这些对象时，就会进行一次Full GC回收。

• 方法区的空间不足 方法区主要存储类型信息和常量池，也有空间不足的风险,会进行Full GC回收

• System.gc()被显示调用会Full GC回收

三种垃圾收集算法：

1. 标记-清除算法

原理：用可达性分析算法将不可用的对象进行标记，然后对无用的对象进行清除。 缺点：在对象很多的情况下，标记的效率低。清除对象之后会产生内存碎片，内存不连续。 作用：在老年代回收中一些收集器会使用此算法

2. 标记-复制算法

原理：将内存空间一分为二，一半用于对象的存放，一半空闲。如果存放对象的区域满了，使用可达性分析算法把存活的对象移动标记出来，然后复制到另一个空的区域，同时把之前的区域全部清空变成空的连续空间。 缺点：如果存活对象很多，要产品大量的内存复制开辟。内存空间只能用一半优点浪费资源。 作用：在新生代朝生夕死的对象中一般用此回收算法。但新生代中对复制算法进行了优化，但这种算法加入了分配担保机制防止存活对象过多分配不了的情况。使用了一种Appel式的回收算法：

3. 标记-整理算法

原理：标记的过程跟标记-清除算法一样，然后整理存活的对象往一端移动，然后存活边界之外的对象全部清除。 缺点：移动对象有一定的风险。对象太多效率不高 作用：主要作用在老年代。

垃圾回收器

GC使用的垃圾收集器进行回收，随着不断的发展，垃圾收集器也越来越多，这里列举常规的垃圾收集器并进行分为三类：单线程收集器、多线程收集器、并发收集器。

单线程收集器

单线程的收集器的组合有：Serial/Serial Old收集器。它们不仅仅用一个收集线程去完成收集操作，而且在收集线程工作的时候，用户线程必须停止等待，直到收集完成为止。如图是Serial/Serial Old收集器示意图：

如果客户端的内存资源受限，处理器核心数较少或单核处理器来说，其简单高效的可以使收集器最快的工作完。

多线程并行收集器

多线程的收集器有：ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old，其中Parallel Scavenge/Parallel Old为组合收集器。这些多线程收集器仅仅是增加了垃圾收集线程，用户线程依然是停止等待垃圾收集的。

parNew收集器：其实就是Serial的多线程版本，目前能与Serial收集器和CMS收集器合作。

Parallel Scavenge收集器：一般配合Parallel Old收集器使用。相比于parNew收集器，它更加注重是吞吐量的控制，吞吐量就是用户线程执行的时间占总CPU运行的时间，吞吐量当然是越大越好。

多线程一般用服务端，因为多线程的执行，有时间片轮转的消费时间，如果对于单处理器来说无疑处理效率更慢。但对于资源很好，不用与用户交互的分析运算的服务端却可以增加执行效率。

并发收集器

并发收集器有：CMS收集器，是一款以系统停顿的时间尽量较短，用户体验较好为目标的收集器。它的收集线程可以与用户线程并发执行。CMS有三次的标记(初始标记、并发标记、重新标记)和一次清理(并发清理)，在三次的标记中有两次标记需要较短用户线程停止，一次较长的与用户线程并发的标记，和与用户线程并发的清除。

初始标记：标记GC Roots关联的第一个对象，时间很短 并发标记：和用户线程并发执行GC Roots的引用链(可达性分析算法)，时间较长 重新标记：重新查找在并发标记阶段，用户线程运行生成的新的引用链。时间比初始标记长一点。 并发清除：用标记-清除算法把无用对象进行清除。

三大缺点：一：CPU敏感，并发对核心数少的处理器对用户线程的运行可能会造成影响。二：浮动垃圾：在并发清理阶段产生的垃圾只能等下一次GC回收。三：内存碎片，标记-清理法会产品大量的不连续的内存空间。

小结

本文从那些内存需要回收，什么时候回收，如何回收作为执行分别写出了两个对象存活判断算法、Class区回收的条件、回收的分代机制与收集时机、三个收集算法和常用的垃圾收集器。