什么是GC
GC是一种自动的存储管理机制。当一些占用内存的资源不被需要的时候，就应该给予释放，这种存储资源管理，称为垃圾回收。
判断内存是否可以被回收
- 引用计数法
- 可达性分析法 | 算法 | 思想 | 优点 | 缺点 | | —- | —- | —- | —- | | 引用计数法 | 给对象中添加一个引用计数器，每当一个地方引用这个对象的时候，计数器+1；引用失效时，计数器-1 | 判定效率高 | 很难解决对象之间相互引用的情况；开销较大、频繁且大量的引用变化，带来大量的额外运算 | | 可达性分析法 | 通过一系列称为 “GC Roots” 的对象作为起始点，从这些节点向下搜索，当GC Roots 到某个对象不可达时，这个对象就是可回收的 | 更加精确和严谨，可以分析出循环数据结构相互引用的情况 | 实现比较复杂；需要分析大量数据，消耗大量时间 |
目前 主流的jvm都是采用可达性分析法 来管理内存。
引用计数法
最大的问题就是很难解决对象之间的相互引用
- 相互引用
- 循环引用
当这些对象整体都无用的时候，由于引用计数并不为0，就无法回收
可达性分析法
什么对象可以作为 “GC Roots”?
- 方法区的静态属性引用的对象
- 方法区的常量引用的对象
- 虚拟机栈中的局部变量
- 本地方法栈JNI(一般所说的Native方法)中引用的对象
- 虚拟机栈中存放了编译器可知的八种基本数据类型,对象引用,returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）
- 方法区存与堆一样,是各个线程共享的内存区域,用于存放已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码等数据。
- static final 是常量的正确写法
- 成员变量能作为 GC Root 吗?
不能，成员变量也叫实例变量，是存储在堆内存的对象中的，和对象共存亡，不能作为 GC Roots。
引用
为了更灵活的控制对象的生命周期，从JDK1.2开始引入四种引用类型
| 引用类型 | 描述 | 使用情况 | GC时JVM内存足 | GC时JVM内存不足 |
|---|---|---|---|---|
| 强引用(StrongReference) | 类似 “Object o = new Object() 这类引用 | 如果对象具有强引用，垃圾回收器绝不会回收它 | 不回收 | 不回收 |
| 软引用(SoftReference) | 用来描述有用但并非必要的对象 | 如果内存不足(发生 OutOfMemoryError 之前)，才会被垃圾回收器回收 | 不回收 | 回收 |
| 弱引用(WeakReference) | 非必要对象 | 只能生存到下一次垃圾回收之前，无论内存是否足够 | 回收 | 回收 |
| 虚引用(PhantomReference) | 幽灵引用或虚幻引用 | 唯一目的就是能在这个对象被回收时收到一个系统通知 |
引用强度比较：
强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用
回收(怎么回收?)
- 标记清除法
- 复制算法
- 标记整理算法
- 分代收集算法
标记清除法
分为两个阶段：1. 标记阶段 2. 清除阶段
- 标记阶段
通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象，未标记过的对象就是未被引用过的垃圾对象 - 清除阶段
清除所有未标记的对象。
复制算法
为解决效率为题而出现的
将原有的内存空间分为两块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中存活对象复制到未使用的内存块，然后清除使用中的内存块。
标记整理算法
将所有存活对象都向一端移动,然后直接清除边界以外的内存。
| 算法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 标记清除法 | 思路简单且实现方便 | 1.效率不高 2. 回收后的状态里，可用内存不连续。当后续需要分配大对象而无法找到连续足够的空间，会提前触发下一次的GC |
| 复制算法 | 回收和分配不用考虑碎片问题，提升效率 | 代价是永远只能使用一半的内存 |
| 标记整理法 | 解决了内存碎片问题，又解决了内存空间的使用率 | 至少两遍 Heap ，牺牲了性能 |
分代收集算法
现代商用虚拟机基本都是采用 分代收集算法 。
分代收集算法融合了上述三种算法思想，根据不同情况采用不同算法。对象存活周期的不同讲内存分为几块。Java堆（java Heap）是JVM 所管理的内存中最大的一块，堆又是垃圾回收器管理的主要区域。这里我们主要分析Java堆的结构。
一般将Java堆分为 新生代 和 老年代。新生代又分为 Eden 和 Survivor区，Survivor又分为 from 和 to 区。
- Eden 区
IBM 公司的专业研究表明，有将近98%的对象是朝生夕死，所以针对这一现状，大多数情况下，对象会在新生代 Eden 区中进行分配，当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机会发起一次 Minor GC，Minor GC 相比 Major GC 更频繁，回收速度也更快。通过 Minor GC 之后，Eden 会被清空，Eden 区中绝大部分对象会被回收，而那些无需回收的存活对象，将会进到 Survivor 的 From 区（若 From 区不够，则直接进入 Old 区）。
由于只有少量存活，那就选用复制算法。 - Survivor 区
Survivor 区相当于 Eden区和 Old区的一个缓冲，类似于我们交通灯的黄灯。Survivor 又分为 From 区和 To 区。每次执行 Minor GC，会将Eden 区和 From区存活对象放到 Survivor的To区（如果To 区内存不够，直接放到 Old区）。
Survivor 区存在意义： 不直接从 Eden区到 Old区的原因是，一些对象虽然一次 Minor GC 没有消灭，但是有可能会在第二次，第三次的时候被清除。这个时候移入 Old 区不是一个明智选择，而且所有的都移入 Old区会导致 Old区很快被塞满。所以 Survivor 的存在意义就是减少送到 Old区的对象，进而减少 Major GC 的发生。Survivor 的预筛选保证，只有经历 16次 Minor GC还能在新生代存活的对象才会被送到老年代。- from 和 to
设置两个 Suvivor区的最大好处就是解决了内存碎片化。我们先假设一下，Survivor 如果只有一个区域会怎样。Minor GC 执行后，Eden 区被清空了，存活的对象放到了 Survivor 区，而之前 Survivor 区中的对象，可能也有一些是需要被清除的。问题来了，这时候我们怎么清除它们？在这种场景下，我们只能标记清除，而我们知道标记清除最大的问题就是内存碎片，在新生代这种经常会消亡的区域，采用标记清除必然会让内存产生严重的碎片化。因为 Survivor 有2个区域，所以每次 Minor GC，会将之前 Eden 区和 From 区中的存活对象复制到 To 区域。第二次 Minor GC 时，From 与 To 职责互换，这时候会将 Eden 区和 To 区中的存活对象再复制到 From 区域，以此反复。
这种机制最大的好处就是，整个过程中，永远有一个 Survivor space 是空的，另一个非空的 Survivor space 是无碎片的。那么，Survivor 为什么不分更多块呢？比方说分成三个、四个、五个?显然，如果 Survivor 区再细分下去，每一块的空间就会比较小，容易导致 Survivor 区满，两块 Survivor 区可能是经过权衡之后的最佳方案。
- from 和 to
- Old 区
老年代占据着2/3的堆内存空间，只有在 Major GC 的时候才会进行清理，每次 GC 都会触发“Stop-The-World”。内存越大，STW 的时间也越长，所以内存也不仅仅是越大就越好。由于复制算法在对象存活率较高的老年代会进行很多次的复制操作，效率很低，所以老年代这里采用的是标记-整理算法。
- 其它直接进入老年代的情况。
- 大对象
大对象指需要大量连续内存空间的对象，这部分对象不管是不是“朝生夕死”，都会直接进到老年代。这样做主要是为了避免在 Eden 区及2个 Survivor 区之间发生大量的内存复制。当你的系统有非常多“朝生夕死”的大对象时，得注意了。 - 长期存活对象
虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。正常情况下对象会不断的在 Survivor 的 From 区与 To 区之间移动，对象在 Survivor 区中每经历一次 Minor GC，年龄就增加1岁。当年龄增加到15岁时，这时候就会被转移到老年代。当然，这里的15，JVM 也支持进行特殊设置。 - 动态年龄对象
虚拟机并不重视要求对象年龄必须到15岁，才会放入老年区，如果 Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总合大于 Survivor 空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进去老年区，无需等待“成年”。
这其实有点类似于负载均衡，轮询是负载均衡的一种，保证每台机器都分得同样的请求。看似很均衡，但每台机的硬件不通，健康状况不同，我们还可以基于每台机接受的请求数，或每台机的响应时间等，来调整我们的负载均衡算法。
- 大对象
文章参考
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