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一、判定对象是否是垃圾

1.引用计数法

• 有一个地方引用对象，计数加一，当计数为零表示可以回收
• 缺点是难以解决对象之间的循环引用问题

2.可达性分析算法

• java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象。它从一系列 GC Roots 出发，边标记边探索所有被引用的对象
• 从 GC Root对象 为起点，看是否能沿着引用链找到该对象，找不到，表示可以回收
• GC Root对象 包括栈帧中的局部变量、方法区中的静态变量、方法区中的常量、本地方法栈中JNI引用的对象
• 为了防止在标记过程中堆栈的状态发生改变，Java 虚拟机采取安全点机制来实现 Stop-the-world (应用程序的线程全部停止) 操作，暂停其他非垃圾回收线程
• 当然，安全点的初始目的并不是让其他线程停下，而是找到一个稳定的执行状态。在这个执行状态下，Java 虚拟机的堆栈不会发生变化。这么一来，垃圾回收器便能够“安全”地执行可达性分析

二、垃圾回收算法

1.标记清除

第一遍标记、第二遍收集。缺点是会产生内存碎片，碎片过多，仍会使得连续空间少

2.标记整理

第一遍标记、第二遍整理，整理是指存活对象向一端移动来减少内存碎片，相对效率较低

3. 复制

开辟两份大小相等空间，一份空间始终空着，垃圾回收时，将存活对象拷贝进入空闲空间，优点是不会有内存碎片，但占用空间多。

4. 分代垃圾回收

1. 大部分的 Java 对象只存活一小段时间，而存活下来的小部分 Java 对象则会存活很长一段时间。
2. 根据对象的特点分代（分区域）来进行，分为新生代和老年代，新生代对象一般很少存活，采用『复制算法』、老年代对象生存时间长，适合采用『标记-清除算法』或『标记-整理算法』
3. 堆内存分为『新生代』和『老年代』，『新生代』又分为『伊甸园』和两个『幸存区』。新生代内存不足触发的 GC 称为 Minor GC ，暂停时间很短，老年代内存不足触发的 GC 称为 Full GC 暂停时间较长，一般是新生代 GC 的几十倍，它们使用的垃圾回收算法不同，见之前的介绍。

1.尝试在伊甸园分配

对象优先在『伊甸园』分配，当『伊甸园』没有足够的空间时，触发 Minor GC ，将『伊甸园』和『幸存区 From』中仍然存活的对象利用 复制算法 移入『幸存区 To』，然后交换『幸存区 From』和『幸存区 To』的位置。

默认情况下，Java 虚拟机采取的是一种动态分配的策略（对应 Java 虚拟机参数 -XX:+UsePSAdaptiveSurvivorSizePolicy），根据生成对象的速率，以及 Survivor区的使用情况动态调整 Eden 区和 Survivor 区的比例。当然，你也可以通过参数 -XX:SurvivorRatio 来固定这个比例。但是需要注意的是，其中一个 Survivor 区会一直为空，因此比例越低浪费的堆空间将越高。

情况1：伊甸园空间还够，新对象在伊甸园能够存储的下，这时候不会发生GC。图中白色区域是空闲空间、蓝色矩形表示已创建对象。

情况2：伊甸园空间不够了。

标记可回收的对象，图中用黄色表示，这时候会用户线程会被暂停（Stop The World）。

触发新生代的垃圾回收，称为 Minor GC ，幸存对象移入『幸存区 To』，注意这里用的是复制算法，因此在幸存区没有碎片。

最后的结果，注意 GC 完成后，From 和 To 交换了位置，另外幸存区的对象开始记录寿命。

2.大对象直接晋升至老年代

当对象太大，伊甸园包括幸存区都存放不下时，这时候老年代的连续空间足够，此对象会直接晋升至老年代，不会发生 GC

结果:

测试:

1. 预先定义一组大小

    private static final int _512KB = 512 * 1024;
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;
    private static final int _6MB = 6 * 1024 * 1024;
    private static final int _7MB = 7 * 1024 * 1024;
    private static final int _8MB = 8 * 1024 * 1024;

在运行时添加如下 JVM 参数：

-XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8

参数含义 :

-XX:+UseSerialGC 是指使用 Serial + SerialOld 回收器组合
-XX:+PrintGCDetails -verbose:gc 是指打印 GC 详细信息
-Xms20M -Xmx20M -Xmn10M 是指分配给 JVM 的最小，最大以及新生代内存
-XX:SurvivorRatio=8 是指『伊甸园』与『幸存区 From』和『幸存区 To』比例为 8:1:1

2. 最开始,没什么对象:

public static void main(String[] args) {
		
}

测试结果:

3. 当代码改为

    public static void main(String[] args) {
        byte[] obj1 = new byte[_7MB];
    }

可以预料到，因为「eden space 8192K, 30% used」已经放不下 7MB 的对象，必然会触发新生代的 GC:

4. 可以看到，结果是一部分旧的对象进入了幸存区「from space 1024K, 73% used」，而伊甸园里放入了 7MB 的对象「eden space 8192K, 88% used」再放入一个 512KB 的对象

public static void main(String[] args) {
    byte[] obj1 = new byte[_7MB];
    byte[] obj2 = new byte[_512KB];
}

可以看到，伊甸园几乎被放满了「eden space 8192K, 98% used」，但毕竟没有满，所以没有触发第二次 GC继续放入一个 512KB 的对象.

5. 果然触发了第二次 GC，其中一个 512KB 的对象进入了幸存区「from space 1024K, 52% used」而那个 7MB 的对象晋升至了老年代「tenured generation total 10240K, used 7848K」

public static void main(String[] args) {
    byte[] obj1 = new byte[_7MB];
    byte[] obj2 = new byte[_512KB];
    byte[] obj3 = new byte[_512KB];
}

3.多次存活的对象

在幸存区历经多次 GC 还存活的对象会晋升至老年代，默认晋升的阈值是 15，也就是说只要经历 15 次回收不死，肯定晋升，但注意如果目标 survivor 空间紧张，也不必等足 15 次，可以提前晋升

-XX:MaxTenuringThreshold=threshold

Sets the maximum tenuring threshold for use in adaptive GC sizing. The largest value is 15. The default value is 15 for the parallel (throughput) collector, and 6 for the CMS collector.

-XX:TargetSurvivorRatio=percent

Sets the desired percentage of survivor space (0 to 100) used after young garbage collection. By default, this option is set to 50%.

4.老年代连续空间不足，触发 Full GC

public static void main(String[] args) {
    byte[] obj1 = new byte[_8MB];
    byte[] obj2 = new byte[_8MB];
}

第一个 8MB 直接进入老年代，第二个 8MB 对象在分配时发现老年代空间不足，只好尝试先进行一次 Minor GC ，结果发现新生代没有连续空间，只好触发一次 Full GC ，最后发现老年代也没有连续空间，这时出现 OutOfMemoryError

果把代码改为下面的样子，则只会触发 Minor GC ，之后，老年代能够容纳 obj2，所以不会触发 Full GC

public static void main(String[] args) {
    byte[] obj1 = new byte[_8MB];
    obj1 = null;;
    byte[] obj2 = new byte[_8MB];
}