一、GC基本概念
GC(Garbage Collection)垃圾收集，1960年最早在List中使用。在Java中GC回收的對象是堆空間和永久區，可以有效避免程式員人為造成記憶體洩漏問題。将堆空間和永久區沒有作用的對象進行釋放和回收。
二、GC算法
1、引用計數法：
是一種老牌的垃圾回收算法，通過引用計算來回收垃圾，被COM、ActionScript3、Python所使用。
引用計數法的實作很簡單，對于一個對象A，隻要有任何一個對象引用了A，那麼A的引用計數器就會+1，當引用失效時，引用計數器就會-1。隻要對象A的引用計數器的值為0，那麼對象A 就不可能再被使用。
引用計數法存在的問題：
1）引用和去引用伴随着加法，程式運作時随時都發生着引用和去引用，影響性能；
2）很難處理循環引用的問題，如下圖：
中間節點未被根節點引用，但經過一次循環後引用計數為2，仍然不會被清除，實際上應該被清除。
2、标記-清除法：
标記-清除算法是現代垃圾回收算法的思想基礎。标記-清除算法将垃圾回收分為兩個階段：标記階段和清除階段。一種可行的實作是，在标記階段，首先通過根節點，标記所有從根節點開始的可達對象。是以未被标記的對象就是未被引用的垃圾對象。然後在清除階段，清除所有未被标記的對象。
灰色對象都是根節點的可達對象，黑色對象未被根節點引用（直接或間接），白色部分為空閑空間。清理階段會将黑色對象（未被标記）清理掉。
3、标記-壓縮法：
标記-壓縮算法适合存活對象比較多的場合，如老年代。它在标記-清除算法的基礎上做了一些優化。和标記-清除算法一樣，标記-壓縮算法也首先需要從根節點開始，對所有可達對象做一次标記，但之後，它并不僅僅簡單的清理未标記的對象，而是将所有存活的對象壓縮到記憶體的一端。之後清理邊界外所有的對象。如下圖：
4、複制算法
與标記-清除算法相比，複制算法是一種相對高效的回收算法，但不适用于存活對象較多的場合，如老年代。
它主要實作方案是将原有的記憶體空間分為兩塊，每次隻使用其中的一塊，在垃圾回收時，将正在使用的記憶體中的存活對象複制到未被使用的記憶體塊中，之後，清除正在使用的記憶體塊中所有對象，交換兩個記憶體塊的角色，完成垃圾回收。
由此可見，複制算法最大的問題是空間浪費。Java中實際應用做了一些優化（分代思想，下面介紹），示例圖如下：
新生代總空間為15M，但可用空間隻有13824K。其中12288K為eden區空間，主要存放新産生的對象，1536K為新生代兩塊相同空間（幸存代中from區和to區）中其中一塊。
三、分代思想：
1、依據對象的存活周期進行分類，短命對象歸為新生代，長命對象歸為老年代；
2、根據不同代的特點，選取合适的GC算法，少量對象存活，适合複制算法；大量對象存活，适合标記清理或者标記壓縮。
四、可觸及性：
所有的算法需要能夠識别一個垃圾對象，是以引入了可觸及性的概念。
1、可觸及的：從根節點可以觸及到的對象；
2、可複活的：一旦所有引用都被釋放，就是可複活狀态；因為有可能在finalize()方法中可能複活該對象；
3、不可觸及的：在finalize()方法後，可能會進入不可觸及狀态，不可觸及的對象不可能被複活，此時可以被GC回收。
對象狀态轉換如下：
1）首先定義一個可複活對象，在finalize()方法中複活一個對象：
public class CanReliveObj {
public static CanReliveObj obj;
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("CanReliveObj finalize called");
obj=this;
}
@Override
public String toString(){
return "I am CanReliveObj";
}
}
2）主函數方法如下：
public static void main(String[] args) throws
InterruptedException{
obj=new CanReliveObj();
obj=null; //可複活
System.gc();
Thread.sleep(1000);
if(obj==null){
System.out.println("obj 是 null");
}else{
System.out.println("obj 可用");
}
System.out.println("第二次gc");
obj=null; //不可複活
System.gc();
Thread.sleep(1000);
if(obj==null){
System.out.println("obj 是 null");
}else{
System.out.println("obj 可用");
}
}
3）運作結果如下：
CanReliveObj finalize called
obj 可用
第二次gc
obj 是 null
注意，如果在調用finalize()方法後忘記釋放記憶體，那麼可複活對象就會一直存在于堆記憶體中，很容易造成記憶體溢出，是以是有風險的。在編碼的時候要注意以下幾點：
1）避免使用finalize()方法，操作不慎可能導緻錯誤；
2）優先級很低，因為我們不知道也無法明确GC什麼時候發生，使用finalize()方法反而增加了程式的不确定性；
3）可以使用try-catch-finally來代替finalize()方法。
五、根對象
什麼是根對象呢？主要有以下三類：
1、棧中引用的對象；
2、方法區靜态成員或者常量引用的對象（全局變量）；
3、JNI方法棧中引用的對象。
六、STOP-THE-WORLD
STOP-THE-WORLD是Java中一種全局停頓的現象，此時所有Java代碼停止運作，native方法可以運作但是無法與jvm發生互動，發生這種情況多半是由于GC引起的。另外Dump檢查、死鎖檢查、堆Dump也有可能引起。
1、GC為什麼會引起全局停頓？
類比在聚會時打掃衛生，聚會時很亂，又會産生新的垃圾，房間永遠不會被打掃幹淨，隻有暫停一下聚會才會将房間打掃幹淨。
2、全局停頓的危害
長時間停止服務，沒有響應；對于HA系統可能會引起主備切換。
3、寫一個測試demo驗證STOP-THE-WORLD的存在
1）聲明一個線程，每過1s列印10條記錄；
public static class PrintThread extends Thread{
public static final long starttime=System.currentTimeMillis();
@Override
public void run(){
try{
while(true){
long t=System.currentTimeMillis()-starttime;
System.out.println("time:"+t);
Thread.sleep(100);
}
}catch(Exception e){
}
}
}
2）聲明另外一個線程消耗資源，用來觸發GC（不斷的占用記憶體，不斷的釋放變量來觸發GC）
public static class MyThread extends Thread{
HashMap<Long,byte[]> map=new HashMap<Long,byte[]>();
@Override
public void run(){
try{
while(true){
if(map.size()*512/1024/1024>=450){
System.out.println(“=====準備清理=====:"+map.size());
map.clear();
}
for(int i=0;i<1024;i++){
map.put(System.nanoTime(), new byte[512]);
}
Thread.sleep(1);
}
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
3）啟動JVM的參數為512m堆空間、串行回收器
-Xmx512M -Xms512M -XX:+UseSerialGC -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGCDetails -Xmn1m -XX:PretenureSizeThreshold=50 -XX:MaxTenuringThreshold=1
4）觀察控制台輸出和GC日志，開始是1s列印10條記錄，後來産生了全局停頓。
GC發生的時間與全局停頓的時間是吻合的。
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