序言

今天讲的是jvm垃圾收集器是如何回收垃圾的，现在我们的生产环境动不动就是几十G，每时每刻产生的垃圾对象也会很多，所以回收他们也是JVM重中之重的任务。

想象下，如果你是环卫工人，你会怎么捡垃圾，首先站在大街上，环顾四周，看看哪些是垃圾，然后在不太忙的时候，先去垃圾比较多的地方收拾垃圾，最后以自己最优美的姿势捡起啦，哦了！jvm和这个捡垃圾过程也十分相像。

jvm回收垃圾的过程很简单，一共就三个步骤：

1. 如何判断那些对象是垃圾
2. 什么时候触发垃圾回收
3. 采用什么算法回收垃圾

💠如何判断对象“已死”

因为垃圾回收器的作用是回收无效的对象实例，因此第一件事就是确定对象是否不被使用，即“已死”。

引用计数法

对象持有一个引用计数器，当对象被引用时+1，当引用失效时-1，任何时刻对象引用计数器的值为0时，对象被认定为不可使用状态。 优点：原理简单。判定效率高 缺点：

• 对象之间互相引用，会导致对象的引用计数器一直不为0，从而永远不被认定为不可使用状态。
• 性能问题，多线程环境下，需要维护每个对象的引用计数器，可能会有加锁操作，降低系统性能
• 无法处理跨代引用：引用计数法只能处理同一代对象之间的引用关系，无法处理跨代引用。

可达性分析算法

首先会有一个 称之为“GC ROOT”的根对象作为起点，我们创建的对象的引用都会链接到“GC ROOT”上，可以想象下，这就是一棵树，“GC ROOT”就是树顶，创建对象的引用根据引用关系在下面开枝散叶。当引用对象到“GC ROOT"之间的引用链断开时，说明该对象不可达，即认定为不可被使用状态。

🥡什么时候触发GC（垃圾回收）

先要介绍下，堆内存的分布情况，因为大多数对象在创建后都会很快不再被使用，只有少部分对象会被持续使用，所以也反映到了堆上，采用分代收集成了大多数虚拟机的收集理论。

堆内存逻辑分布分为新生代（占1/3）和老年代（占2/3），新生代又有1/5的区域是survivor（幸存者分为from和to两个区域）区域

回归正题，由于对象进行了分代处理，因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。 Scavenge GC   一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Scavenge GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

Full GC   对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个堆进行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

a) 年老代（Tenured）被写满；

b) 持久代（Perm）被写满；

c) System.gc()被显示调用；

d) 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化；

Young、Tenured和Perm解释：

Young区：也叫新生代，是JVM分配给新创建的对象的内存区域。Young区又分为Eden区、Survivor0区和Survivor1区。当一个对象被创建时，首先会在Eden区分配内存空间。当Eden区满时，JVM会执行Minor GC，将还存活的对象移动到Survivor区，如果Survivor区也满了，则会将存活的对象移动到另一个Survivor区，如果另一个Survivor区也满了，则将对象移动到Tenured区。因为Young区通常存活时间较短，因此使用复制算法来进行垃圾回收。 Tenured区：也叫老年代，是JVM分配给长时间存活的对象的内存区域。因为Tenured区存活时间较长，因此使用标记清除算法来进行垃圾回收。当Tenured区满时，JVM会执行Full GC，对整个堆进行垃圾回收，这个过程比Minor GC的开销要大。 Perm区：也叫永久代，是JVM用来存储类、方法等元数据的内存区域。永久代的大小是有限的，因此如果应用程序不断加载类、卸载类，则可能会导致Perm区内存溢出。从JDK8开始，Perm区被元空间（Metaspace）所替代，元空间的内存大小可以动态调整

Garbage Collection （垃圾回收）算法

mark-sweep(标记清除)

先标记不可用对象内存地址，然后清除掉

优点：速度快，不卡顿，效率高 缺点：会产生内存碎片，容易内存泄漏

mark-copying(标记复制)

堆空间分为两块，每次只使用一块，当一块内存用完了，先将不可用对象标记，再移动活下来的对象到另一块区域，新生代会使用。

优点：分配内存方便，没有碎片 缺点：如果是大量对象存活，会增加移动成本，每次只有一半内存可以使用

mark-compact(标记整理)

标记好不可适用对象地址后，针对活下来的对象往一块内存区域移动，标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上，又进行了对象的移动，因此成本更高，但是却解决了内存碎片的问题；老年代大多数对象仍然会被使用，适合老年代。

优点：分配内存方便，没有碎片，内存利用率高 缺点：移动对象特别耗时，效率最低

收集器

• Serial收集器
• Serial Old收集器
• ParNew收集器
• Parallel Scavenge收集器 关注吞吐量 ，是基于标记-整理算法的
• Parallel Old收集器
• CMS收集器 关注延迟 是基于标记-清除算法的
• Garbage First收集器

疑问

1.根可达算法如何解决循环引用的呢？

在根可达算法中，当JVM遍历堆中的对象时，如果发现一个对象A被引用了，那么JVM就会将对象A标记为存活对象，并继续遍历对象A所引用的其他对象。如果在遍历对象A所引用的其他对象时，发现某个对象B又引用了对象A，那么JVM就会暂时将对象A标记为“可疑对象”，并将对象B继续遍历，直到遍历完所有的对象后，再次遍历所有的对象，重新检查所有可疑对象，如果发现某个可疑对象仍然被引用了，那么就将其标记为存活对象，否则就将其标记为垃圾对象。

这种方法可以解决循环引用的问题，因为在第一次遍历时，对象A会被标记为可疑对象，而不是垃圾对象，因此JVM会继续遍历对象B，直到遍历完所有的对象后，再次检查可疑对象，如果对象A仍然被引用了，那么就将其标记为存活对象，否则就将其标记为垃圾对象。这样，即使对象A和对象B互相引用，也不会被错误地标记为垃圾对象。

参考资料：

• https://www.cnblogs.com/1024community/p/honery.html
• 《深入理解Java虚拟机3》
• 马士兵jvm
• https://segmentfault.com/a/1190000040742205 动图来源