GC

​ Garbage Collection 垃圾收集：所谓的垃圾是指，在系统运行过程当中所产生的一些无用的对象，这些对象占据着一定的内存空间，如果长期不被释放，可能导致OOM

​ Java中，GC的对象是Java堆和方法区（即永久区） 。在C/C++里是由程序猿自己去申请、管理和释放内存空间，因此没有GC的概念

​ Java中，后台专门有一个专门用于垃圾回收的线程来进行监控、扫描，自动将一些无用的内存进行释放，防止引入认为的内存泄露

GC优化目标

不该回收的对象一定不能回收，该回收的对象尽量回收
尽可能少的暂停应用的运行
CPU消耗尽量低
在时间，空间，回收频率中平衡
衡量标准：吞吐量尽量大，STW尽量小

GC算法

引用计数算法

老牌垃圾回收算法。无法处理循环引用，没有被Java采纳

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的

优点：实现简单，判定效率高

缺点：很难解决对象之间循环引用的问题，对于循环引用的对象无法回收；

引用和去引用伴随加法和减法，影响性能

根搜索算法

设立若干种根对象，当任何一个根对象到某一个对象均不可达时(即使有关联)，则认为这个对象是可以被回收的

可达性分析：从根（GC Roots）的对象作为起始点，开始向下搜索，搜索所走过的路径称为“引用链”，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的概念来讲，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的

可当做GC roots的对象 （局部变量，静态成员变量，常量）

1、栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
2、方法区中的静态成员
3、方法区中的常量引用的对象（全局变量）
4、本地方法栈中JNI（一般说的Native方法）引用的对象

根搜索算法的扩展：标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法

标记-清除算法

两个阶段：标记阶段和清除阶段

标记阶段：通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象

清除阶段：清除所有未被标记的对象

缺点

需要扫描，标记两个流程，效率比较低（递归与全堆对象遍历）
清理出来的空闲内存是不连续的，会产生大量内存碎片
要暂停整个应用

复制算法

步骤：

1、将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块
2、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
3、清除正在使用的内存块中的所有对象
4、交换两个内存的角色

优点：只需扫描一遍对象，高效

缺点：不适用于存活对象较多的场合，如新生代GC；浪费内存（50%）；需暂停整个应用

标记-整理算法

从根节点开始，对所有可达对象做一次标记，将所有的存活对象压缩到内存的一端，清理边界外所有的空间

缺点：效率低

优点：适用于存活对象较多的场合，清除的内存连续

小结

效率

​ 复制算法>标记/整理算法>标记/清除算法（此处的效率只是简单的对比时间复杂度，实际情况不一定如此）

内存整齐度

​ 复制算法=标记/整理算法>标记/清除算法

内存利用率

​ 标记/整理算法=标记/清除算法>复制算法

分代收集算法

应用于当前商业虚拟机的GC。根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块儿。一般是把Java堆分为新生代和老年代：短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。

​少量对象存活，适合复制算法 ； 大量对象存活，适合用标记-清理/标记-整理，老年代的对象中，有一小部分是因为在新生代回收时，老年代做担保，进来的对象；绝大部分对象是因为很多次GC都没有被回收掉而进入老年代

问题

Java中，GC的应用范围

内存区域中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域随着线程而生，线程而灭，因此不需要考虑回收问题
Java堆和方法区：一个接口中的多个实现类需要的内存可能不同，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，因此需要考虑回收问题