Java虚拟机 JVM的GC总结之GC算法和GC过程
一.GC对象的判断—什么是垃圾？
目前，Java 虚拟机判断垃圾对象使用的是：GC Root Tracing 算法。其大概的过程是这样：从 GC Root 出发，所有可达的对象都是存活的对象，而所有不可达的对象都是垃圾。
GC Root 就是经过特意筛选出来的一组活跃引用的集合。通常包括：
- 所有当前被加载的 Java 类
- Java 类的引用类型静态变量
- Java类的运行时常量池里的引用类型常量
- JVM的一些静态数据结构里指向GC堆里的对象的引用
二.垃圾回收算法
垃圾回收算法简单地说有三种算法：标记清除算法、复制算法、标记压缩算法。
- 标记清除算法。分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现方式是，在标记阶段，标记所有由 GC Root 触发的可达对象。此时，所有未被标记的对象就是垃圾对象。之后在清除阶段，清除所有未被标记的对象。标记清除算法最大的问题就是空间碎片问题。 如果空间碎片过多，则会导致内存空间的不连续。虽说大对象也可以分配在不连续的空间中，但是效率要低于连续的内存空间。
- 复制算法。复制算法的核心思想是将原有的内存空间分为两块，每次只使用一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中。之后清除正在使用的内存块中的所有对象，之后交换两个内存块的角色，完成垃圾回收。该算法的缺点是要将内存空间折半，极大地浪费了内存空间。
- 标记压缩算法(也叫标记整理算法)。标记压缩算法可以说是标记清除算法的优化版，其同样需要经历两个阶段，分别是：标记结算、压缩阶段。在标记阶段，从 GC Root 引用集合触发去标记所有对象。在压缩阶段，其则是将所有存活的对象压缩在内存的一边，之后清理边界外的所有空间。
三.选择哪种算法？分代思想
- 所谓分代算法，就是根据 JVM 内存的不同内存区域，采用不同的垃圾回收算法。例如对于存活对象少的新生代区域，比较适合采用复制算法。这样只需要复制少量对象，便可完成垃圾回收，并且还不会有内存碎片。而对于老年代这种存活对象多的区域，比较适合采用标记压缩算法或标记清除算法，这样不需要移动太多的内存对象。
- 这是Java堆的内存结构，可以看出来，整个堆区分为两个大块----年轻代和老年代。年轻代内又分为Eden区，From Survivor 0 区和To Survivor 1区，其默认比例为8比1。==为什么要这么划分呢？==年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(80%以上)，也正因如此，在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。
四.实际GC过程
在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。