垃圾收集器

垃圾收集算法

分代收集理论：根据对象的存活周期将java堆分为年轻代和老年代，根据不同年代选择不同的垃圾收集算法，一般年轻代使用复制算法，老年代使用标记整理，标记清除算法。
复制算法：内存一分为二，内存使用完之后将还存活的对象复制到另一边，再把使用过的空间一次性清理。
优点：效率高，没有内存碎片
缺点：内存大小变成原来的一半，对象存活率高时复制会很频繁
标记整理算法：标记存活对象，所有存活对象向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存
优点：没有内存碎片的问题
缺点：对象需要移动，降低了效率
标记清除算法：标记存活的对象，同一回收未被标记对象
优点：不需要对象移动
缺点：会产生大量内存碎片，标记对象太多效率不高

垃圾收集器

Serial收集器：串行收集器，单线程，启动时会STW(stop the world)暂停用户线程，效率比较高。年轻代采用复制算法，老年代采用标记整理算法。年轻代使用Serial收集器，老年代使用Serial Old收集器。
参数设置(-XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC)
Parallel Scavenge收集器（jdk8默认）：并行垃圾收集器，启动时会STW暂停用户线程，是Serial的多线程版本，高效利用cpu,提高吞吐量。吞吐量：cpu用于运行用户代码时间与cpu总耗时的比值。年轻代采用复制算法，老年代采用标记整理算法。年轻代使用Parallel Scavenge收集器，老年代使用Parallel Old Scavenge收集器。
参数设置：(-XX:+UseParallelGC(年轻代),-XX:+UseParallelOldGC(老年代))
ParNew收集器：与Parallel 类似，多线程并发暂停用户线程，但是ParNew（用于年轻代）可以与CMS（用于老年代）搭配使用。年轻代采用复制算法，老年代采用标记整理算法。
参数设置：(-XX:+UseParNewGC)

CMS收集器：CMS(Concurrent Mark Sweep)并法标记清除垃圾收集器。使用标记清除算法实现，用于老年代的垃圾收集。分为4步。
初始标记：会STW暂停用户线程，找GC Roots直接引用的对象，速度很快
并发标记：GC Roots关联对象遍历整个对象，无需暂停用户线程，速度慢
重新标记：修正并发标记因用户线程运行变动的那部分标记对象，会STW暂停用户线程，使用三色标记里的增量更新算法，重新标记。
并发清理：清理未标记对象，无需暂停用户线程。
优点：并发收集，低停顿。
缺点：①会和cpu抢资源，②无法处理浮动垃圾（在并发标记和并发清理期间会产生新的垃圾，这种浮动垃圾只能下一次gc再清理了，③使用标记清除算法会产生大量的碎片空间，可以通过参数XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可以让jvm在执行完标记清除后再做整理）④执行过程不确定性大，在并发标记和并发清理期间可能会再次触发full gc，此时需要STW暂停用户线程。
CMS（回收老年代）+ParNews（回收年轻代）是经常使用的搭配> G1收集器（jdk9使用）：分代收集，收集年轻代和老年代。标记整理算法实现，不会出现内存空间碎片的情况。

垃圾收集器底层算法实现

三色标记：可达性分析遍历的对象按照是否访问过标记成3种颜色。
黑色：已扫描过，安全存活的对象
灰色：已经被垃圾收集器访问过，但至少存在一个引用没有被访问过
白色：尚未被垃圾收集器访问
多标-浮动垃圾：已经扫描过被标为非垃圾对象，但在并发标记过程中，方法运行结束，局部变量会被销毁，本轮GC不会回收这部分内存，被称之为浮动垃圾。
漏标-读写屏障：漏标会导致被引用的对象当成垃圾对象，程序运行会有bug，采用增量更新和原始快照的方式解决。
CMS:写屏障+增量更新（将新的成员变量的引用记录下来）
G1:写屏障+SATB（将原来的成员变量的引用记录下来）
写屏障：在赋值操作前后加一些处理。
增量更新（Incremental Update）：黑色对象插入新的引用指向白色对象，记录此引用，再次扫描黑色对象。
原始快照照（Snapshot At The Beginning，SATB）：灰色对象要删除指向白色对象的引用时，记录下来，并发扫描结束后，再重新扫描，能扫描到白色对象，将白色对象直接变成黑色对象，让对象在本轮GC中活下来。
记忆集与卡表 ：在GC Root扫描的过程中会碰到跨代引用的对象，若扫描过去效率太低，因此使用记忆集（从非收集区到收集区的指针集合），用卡表的方式实现记忆集，卡表每个元素对应一个卡页，卡页中包含多个对象，只要有一个对象的字段存在跨代指针，其对应的卡表的元素标识就变成1。即有引用。