JVM 篇：HotSpot GC

注：HotSpot 是 JDK 自帶的虛拟機類型

如果對垃圾回收的基本概念不是很了解，可以點選 GC 基本概念 前往了解。

HotSpot 使用可達性分析算法來獲知哪些對象是有用的，然後把沒用的對象回收掉。具體過程為：

1. GC 時程式中各線程會跑到 安全區域 裡面離自己最近的 安全點 更新 OopMap 的資料（棧幀中引用的位置），然後阻塞自己
2. 通過 OopMap 記錄的引用位置快速的枚舉 GC Roots，然後開始可達性分析
3. 使用垃圾收集器回收記憶體

垃圾收集器

• Young generation 表示新生代，Tenured generation 表示老年代
• 圖中有連線關聯的表示可以配合使用。
  • 從上圖可以知道 G1 是唯一一個可以同時處理新生代和老年代的收集器，其他的都要有一個新生代的收集器和一個老年代的收集器配合。
  • 可以看到老年代中 CMS 和 Serial Old 有交集，意思是當 CMS 收集失敗的時候會使用 Serial Old 來代替。

新生代收集器

• Serial：停止所有使用者線程（别名 Stop the world），使用一條 GC 線程來進行垃圾回收。
• ParNew：Serial 的更新版，使用多條 GC 線程來回收。
• Parallel Scavenge：過程和 ParNew 一模一樣，不同在于這是以吞吐量優先的收集器。

老年代收集器

• Serial Old：Serial 的老年代版本，Serial / Serial Old 是 client 模式的标配（使用者桌面程式，記憶體一般很小）。
• Parallel Old：Parallel Scavenge 的老年代版本，Paraller / Parallel Old 是吞吐量優先的收集器配套方案。
• CMS（Concurrent Mark Sweep）：JDK7 和 JDK8 的預設老年代收集器。特點：并發收集，低停頓。
  • CMS 工作過程：
    • 初始标記：标記 GC Roots 能直接關聯的對象，需要 Stop the world。
    • 并發标記：GC Roots Tracing，與使用者線程同時執行。
    • 重新标記：對并發标記的矯正（因為與使用者線程同時執行，可能會發生引用變化的情況），需要 Stop the world。
    • 并發清除：開始回收垃圾，與使用者線程同時執行。
  • 缺點：
    • 通過名字可以得知，内部使用的是 标記-清除算法，是以會産生很多記憶體碎片。
    • 因為最後一步是 并發清除，是以會産生許多浮動垃圾（并發的使用者線程産生的垃圾），這部分垃圾需要等到下一次 Full GC 才能夠回收。同時因為有這些浮動垃圾的存在，老年代需要預留一些記憶體來存放，是以 CMS 不能像其他收集器一樣等到老年代區域滿了之後才開始 GC。

G1

• JDK6 的時候開始研發，JDK7 的時候才開始商用，計劃用來取代 CMS。
• G1 收集的範圍是整個堆，堆被分成多個獨立的區域（region），雖然還保留着新生代和老年代的差別，但是它們不再是實體上的隔離了。
• G1 的一個特色就是它可以建立可預測的停頓，G1 會維護一張清單記錄 region 的回收優先級（越有回收價值的 region 優先級越高），是以可以在規定的停頓範圍内回收最具有回收價值的區域，Garbage First 就是 G1 名字的由來。
• G1 把記憶體化整為零後，需要靠 RememberSet 來避免全堆掃描（即回收新生代記憶體時不會掃描老年代的區域）。
• G1 的工作工程與 CMS 很相似，隻有最後一步有明顯的差別，CMS 最後一步是并發清除，而 G1 是篩選回收，會發生 Stop the world，使用多線程來執行回收，好處是不會産生浮動垃圾。
• G1 采用 複制算法 來回收新生代，使用 标記-整理算法 來回收老年代，是以不會産生記憶體碎片。

記憶體配置設定與回收政策

• 對象優先在 Eden 區配置設定
• 大對象直接進入老年代（由 -XX:PretenureSizeThreshold 參數決定大小閥值）
• 長期存活的對象進入老年代（GC 年齡，由 -XX:MaxTenuringThreshold 決定年齡閥值）
• 動态對象年齡判斷（當同一年齡的對象的大小超過 survivor 區的一半，則大于或小于這個年齡的就會直接進入老年代）
• 空間配置設定擔保（survivor 區域不足以存放 GC 後存活的對象時，survivor 中原先的對象就會進入老年代，然後再存放此次 GC 後的對象）

雜談：

• 新生代使用 複制算法 來進行垃圾回收，是以不會産生記憶體碎片；老年代隻有 CMS 采用了 标記-清除算法，是以隻有它會産生記憶體碎片。
• 新生代的垃圾收集被稱為是 Minor GC，而老年代被稱為 Major GC / Full GC。後者比前者慢 10 倍以上。
• 使用 System.gc(); 顯式發動 GC，使用 -XX:PrintGCDetails 可以檢視記憶體回收的情況。

  以上内容為閱讀 深入了解Java虛拟機（第2版）後的筆記及對 JDK8 的實踐補充。看完這本書後最大的感覺就是，，，再看一遍，很多原來了解不了的知識點就可以看懂了，因為很多内容是前後呼應的。有興趣的可以去閱讀這本書，強推。