第三章：垃圾收集器与内存分配策略
概述
程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈随线程而生，随线程而灭，栈帧随着方法的进入和退出有条不紊的执行出栈入栈操作，每一个栈帧中分配多少内存基本上是类结构确定下来就已知的。因此这几个区域不用过多考虑回收的问题。而Java堆和方法区就不一样，实现类的需要的内存一样，只有在运行期才能知道创建哪些对象，这部分的内存分配和回收都是动态的。
对象已死吗
对堆进行回收前，要确定哪些对象是存活的，哪些是已经死去的
引用计数算法
给对象中田间一个引用计数器，当多一个地方引用，计数器加1，引用失效时，计数器减1，任何计数器为0的对象就是不可能在被使用的。（但是主流的Java虚拟机并没有使用计数器来管理内存，原因在于他很难解决对象相互循环引用的问题）
可达性分析
Java是通过可达性分析来判断对象是否存活的。基本思路是通过被称为‘GC Roots’的对象作为起始点，从这些结点开始向下搜索，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链（GC Roots到这个对象不可达），证明此对象是不可用的。
可作为GC Roots的对象包含下面几种：
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
- 方法区中类静态属性引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
- 本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象。
再谈引用
我们希望能描述这样一类对象：当内存空间足够时，则保留在内存中，当内存空间紧张时，则可以抛弃这些兑现。
引用在JDK1.2之后进行概念的扩充
- 强引用：类似Object obj = new Object()这种是前引用。
- 软引用
- 弱引用
- 虚引用
生存还是死亡
当可达性分析不可达时，这时处于缓刑阶段，还要经历两次标记过程：当对象发现没有与GC Roots相连接，就是第一次标记并筛选，帅选是看这个对象是否有必要执行finalize()方法（对象没有覆盖finalize()或者finalize()已经被调用过）。
如果判定需要执行，那么i这个对象会被放到一个F-Queue队列中，稍后会被Finalizer线程执行。如果对象在finalize()中成功与因引用链上的任意一个对象建立关联，则被移除即将回收的集合。否则的话就要被回收了（finalize()只会执行一次）
回收方法区
方法区的回收效率很低
永久代的垃圾回收主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。
垃圾收集算法
标记清除算法
标记清除算法是最基础的算法，分为”标记“和”清除“两个阶段，首先标记处所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收。标记过程就是前一节所述的过程。
问题有两个：
- 效率问题
- 空间问题，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片。后续当需要分配较大对象时，无法找到连续内存而不得不触发另一次垃圾回收工作。
复制算法
先将内存按容量分为两部分，只是用其中一块，第一块用完了，将所有活着的对象全部移到第二块中。这种方法有点事简单高效，缺点是内存缩小为原来的一半。
现在的虚拟机都是采用这种方法来回收新生代的。
虚拟机将内存分为8:1:1的三块内存，一块打的Eden空间和两块小的Survivor空间，每次回收时将Eden和一块Survivor还存活的对象复制到另一块Survivor中。
标记整理算法
复制算法在对象存活率比较高时效率低，并且还需要分配担保，所以在老年代不选用这个算法。
先使用标记清除的方法，后续在将所有存活的对象全部向一端移动，在将剩下的区域清除掉。
分代收集算法
根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般把Java堆分为新生代和老年代。
新生代使用复制算法，老年代使用标记清除或者标记整理算法.
HotSpot的算法实现
枚举根节点
在HotSpot中，是使用一组成为OopMap的数据结构来得知哪些地方存放着对象引用，在类加载完成的时候，Hotspot就把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来。
安全点
在OopMap的协助下，HotSpot可以很快的完成GC Roots枚举，但是导致引用关系变化的指令非常多，如果每一条指令都生成OopMap，则会需要大量的空间。
所以HotSpot在特定的位置记录这些信息，被称为安全点。
垃圾收集器
收集算法是内存回收的方法论，垃圾收集器是内存回收的具体实现。
Serial收集器
一个单线程的收集器，标记-整理算法
ParNew收集器
Serial的多线程版本，标记整理算法
Parallel Scavenge收集器
它是一个新生代收集器，使用复制算法，又是并行的多线程收集器。
它的关注点是达到一个可控制的吞吐量，即CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值。
Serial Old 收集器
Parallel Old收集器
CMS（concurrent mark sweep）收集器
基于标记-清除算法。分为四个步骤
- 初始标记
- 并发标记
- 重新标记
- 并发清除
并发标记和并发清除耗时最长，但是可以与用户线程一起工作。
优点：并发收集，低停顿。
缺点：
- CPU资源敏感
- 无法处理浮动垃圾，在CMS并发清除阶段用户线程还运行着，这时产生的垃圾出现在标记之后，就只能等待下一次GC清除了。
- 标记-清除算法会产生大量空间碎片。
G1收集器
G1具备如下特点：
- 并发与并行
- 分代收集
- 空间整合：整体看是标记-整理算法，局部是复制算法。
- 可预测的停顿：简历可预测的停顿时间模型。G1之所以能建立可预测的停顿时间模型，是因为它优化的避免在整个Java堆中进行全区域的垃圾收集。追踪每个Region里面的垃圾价值，在后台维护一个优先列表。
内存分配策略
对象优先在Eden分配
大多数情况，对象在新生代Eden区分配，当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC
大对象直接进入老年代
典型的大对象是长的字符串和数组。
长期存活的对象将进入老年代
当对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且被Survivor容纳，在Survivor中每熬过一次GC，则年龄增加1岁，默认增加到15岁，就会晋升老年代。
动态对象年龄判定
如果Survivor空间中相同年龄的所有对象总和大于空间的一半，则大于该年龄的对象直接进入老年代。