gc各种算法

① GC垃圾回收（3）- 三色标记算法

CMS过程在上篇文章 GC垃圾回收（2） 中已经写过。
它分为四个阶段：

其中 并发标记 阶段会有漏标的问题，为解决这个问题，采用了 "三色标记算法"

G1 GC（Garbage First Garbage Collector）是一种服务端应用使用的垃圾收集器，目标是用在 多核、大内存 的机器上，它在大多数情况下可以实现指定的GC暂停时间，同时还能保持较高的吞吐量。它的吞吐量相较PS+PO降低了大概10%~15%，但是大大降低了响应时间，大概200ms的程度

G1内存模型如下:

G1相较之前其它的垃圾回收器，对模型进行了改变，不再进行物理分代，采用逻辑分代。

它不再将连续内存分为Eden区和Old区，而是将内存分为一个个的Region。一块Region(分区)在逻辑上依然分代，分为四种：Eden，Old，Survivor，Humongous（大对象，跨多个连续的Region）。

它的每个分区都可能是年轻代也可能是老年代，但是在同一时刻只能属于某个代。

年轻代、幸存区、老年代这些概念还存在，成为了逻辑上的概念，这样方便复用之前分代框架的逻辑。在物理上不需要连续，这带来了额外的好处——有的分区内垃圾对象特别多，有的分区内垃圾对象很少，G1会优先回收垃圾对象特别多的分区，这样可以花费较少的时间来回收这些分区的垃圾，这也就是G1名字的由来，即首先回收垃圾最多的分区。

新生代其实并不适用于这种算法，依然是在新生代满了的时候，对整个新生代进行回收——整个新生代中的对象，要么被回收、要么晋升，至于新生代也采取分区机制的原因，则是因为这样跟老年代的策略统一，方便调整代的大小。

G1还是一种带压缩的收集器，在回收老年代的分区时，是将存活的对象从一个分区拷贝到另一个可用分区，这个拷贝的过程就实现了局部的压缩。每个分区的大小从1M到32M不等，但都是2的幂次方。

特点：

G1与CMS在并发收集时的算法没太大区别，用的是 三色标记 算法。但ZGC和Shenandoah使用的是 颜色指针 Colored Pointers。

主要用于分代模型中帮助垃圾回收。

为什么需要 card table ？
寻找存活对象并不是一件容易的事。从一个GC root对象寻找，可能被Old区对象引用，这个Old区对象又被Eden区对象引用，那么判断Eden区对象是否存活就需要遍历整个Old区存活对象看是否被Old区对象引用。这样的话每进行一次YGC就要扫描整个Old区。

所以JVM内部，将内存区域分为一个个的card，对象存在一个个的card里。当老年代某个card中的对象指向了年轻代，就会将这个card标记为 Dirty 。这么多card具体哪个是 Dirty的，用位图BitMap来代表（如0110010010，1表示Dirty），这就是Card Table。

Card Table ：由于做YGC时，需要扫描整个Old区，效率非常低，所以JVM设计了Card Table， 如果一个Old区Card Table中有对象指向Y区，就将它设为Dirty，下次扫描时，只需要扫描Dirty Card。 在结构上，Card Table用BitMap来实现。

RSet会占用一定的空间，所以ZGC又做了改进，不使用RSet，用颜色指针来标记。

Rset与赋值的效率：

5% ~ 60%（新生代）

G1能跟踪STW停顿时间，根据停顿时间动态调整新生代（Y区）比例

超过单个region的 50% 就是一个大对象，也可跨越多个region。

注意： G1也是存在FGC的，并且一定会被触发。当对象分配不下是会产生FGC。

回收时不分新生代还是老年代什么的，region满了就回收。

MixedGC过程：

跟CMS非常像，MixedGC最后是筛选回收，多了个筛选步骤。筛选就是找出垃圾最多的region。筛选后将存活对象复制到其他region，再将之前的region清空。

CMS和G1在并发标记时使用的是同一个算法： 三色标记法 ，使用白灰黑三种颜色标记对象。白色是未标记；灰色自身被标记，引用的对象未标记；黑色自身与引用对象都已标记。

在remark过程中，黑色指向了白色，如果不对黑色重新扫描，则会漏标。会把白色D对象当作没有新引用指向从而回收掉。

并发标记过程中，Mutator删除了所有从灰色到白色的引用，会产生漏标。此时白色对象应该被回收

产生漏标问题的条件有两个：
1.黑色对象指向了白色对象
2.灰色对象指向白色对象的引用消失

所以要解决漏标问题，打破两个条件之一即可：

为什么G1采用SATB而不用incremental update？
因为采用incremental update把黑色重新标记为灰色后，之前扫描过的还要再扫描一遍，效率太低。
G1有RSet与SATB相配合。Card Table里记录了RSet，RSet里记录了其他对象指向自己的引用，这样就不需要再扫描其他区域，只要扫描RSet就可以了。
也就是说 灰色-->白色 引用消失时，如果没有 黑色-->白色，引用会被push到堆栈，下次扫描时拿到这个引用，由于有RSet的存在，不需要扫描整个堆去查找指向白色的引用，效率比较高。SATB配合RSet浑然天成。

② GC是如何是如何启动及GC中的算法等

首先,我们先看看GC处理的内存区域在hotSpot(jdk1.8用的这个虚拟机)中是如何划分的.
虚拟机将内存划分为两大区域,新生代与老年代.
而在新生代中
虚拟机又将区域划分为Eden和两块survivor,新创建的对象将会在占有较大区域的Eden和一块survivor,当GC处理垃圾是首先进行标记,会将剩余的存活对象复制之后放在另外survivor中,然后进行清除,清除之会.
那么这里就有一个问题,如果存活对象过多 survivor放不下怎么办?
这里就会使用担保:将溢出的对象放入老年代之中.
如果是老年代那,因为老年代的对象的存活能力很强,且无法有空间为老年代进行担保,所以老年代使用的事 标记-整理
算法进行垃圾回收的,当GC标记清除了可回收的对象,会将剩余对象向一端移动.
那么GC是如何一步步的进行垃圾回收的那?
首先GC要启动可达性算法,那么GC是如何快速的找出所有的GCROOTS节点的那?
1. hotSpot是使用OopMap这样一组数据结构进行记录的,类加载完成之后
会记录对象内什么偏移量是什么类型(书上的话),编译器也会记录栈和寄存机中的位置.,而这个数据会在特点的位置进行记录,这些位置就叫做安全点(safepoint).
还有 GC的启动需要暂时挂起所有的线程,那么GC是在什么时间进行垃圾回收的那?
1.当线程运行到safepoint的时候才会进行GC,那么GC开始之后需要挂起所有线程,这是GC会选择使用主动式的抢断,也就是说GC会设置一个和安全点重合的轮询点,让所有线程都去访问这个轮询点,如果线程访问结果为真,那么就代表线程到了轮询点,便会记性线程中断了.

③ java常见gc算法有哪些

1：标记—清除 Mark-Sweep
过程：标记可回收对象，进行清除
缺点：标记和清除效率低，清除后会产生内存碎片
2：复制算法
过程：将内存划分为相等的两块，将存活的对象复制到另一块内存，把已经使用的内存清理掉
缺点：使用的内存变为了原来的一半
进化：将一块内存按8:1的比例分为一块Eden区（80%）和两块Survivor区（10%）
每次使用Eden和一块Survivor，回收时，将存活的对象一次性复制到另一块Survivor上，如果另一块Survivor空间不足，则使用分配担保机制存入老年代
3：标记—整理 Mark—Compact
过程：所有存活的对象向一端移动，然后清除掉边界以外的内存

4：分代收集算法
过程：将堆分为新生代和老年代，根据区域特点选用不同的收集算法，如果新生代朝生夕死，则采用复制算法，老年代采用标记清除，或标记整理
面试的话说出来这四种足够了

④ jdk8中，GC用到的的算法有哪些

主要应用Mark-sweepalgorithm（标记消除算法）即从根object（程序直接访问的）开始标记可到达的object算法基于有向图，采用深度优先搜索最后推荐你一本书，《java程序设计语言》（[美]KenArnold,JamesGosling,DavidHolmes）上面有对

⑤ 如何设置java gc回收算法

在java和c#语言中，使用的是托管代码，不像c++语言那样由程序员进行内存的手动分配和回收，java语言则由JVM即Java虚拟机 全权负责堆内存的管理，这样子大大减少了程序员的负担，同时一定程度上提高了开发效率和系统稳定性，而常用的GC垃圾回收算法有哪些呢？

Java的堆是一个运行时数据区，类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象，这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，但是它们不需要程序代码来显式地释放。一般来说，堆的是由垃圾回收 来负责的，尽管JVM规范并不要求特殊的垃圾回收技术，甚至根本就不需要垃圾回收，但是由于内存的有限性，JVM在实现的时候都有一个由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。

⑥ 深入理解GC垃圾回收机制

在我们程序运行中会不断创建新的对象，这些对象会存储在内存中，如果没有一套机制来回收这些内存，那么被占用的内存会越来越多，可用内存会越来越少，直至内存被消耗完。于是就有了一套垃圾回收机制来做这件维持系统平衡的任务。

1.确保被引用对象的内存不被错误的回收
2.回收不再被引用的对象的内存空间

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：引用计数收集器可以很快地执行，交织在程序的运行之中。
缺点：很难处理循环引用，比如上图中相互引用的两个对象，计数器不为0，则无法释放，但是这样的对象存在是没有意义的，空占内存了。

引用计数法处理不了的相互引用的问题，那么就有了可达性分析来解决了这个问题。

从GC Roots作为起点，向下搜索它们引用的对象，可以生成一棵引用树，树的节点视为可达对象，反之最终不能与GC Roots有引用关系的视为不可达，不可达对象即为垃圾回收对象。

我自己的理解是，皇室家族每过一段时间，会进行皇室成员排查，从皇室第一代开始往下找血缘关系的后代，如果你跟第一代皇室没有关系，那么你就会被剔除皇室家族。

1.虚拟机栈中引用的对象（正在运行的方法使用到的变量、参数等）
2.方法区中类静态属性引用的对象（static关键字声明的字段）
3.方法区中常量引用的对象，(也就是final关键字声明的字段)
4.本地方法栈中引用的对象（native方法）

1.显示地赋予某个对象为null，切断可达性

在main方法中创建objectA、objectB两个局部变量，而且相互引用。相互引用直接调System.gc()是回收不了的。而将两者都置为null，切断相互引用，切断了可达性，与GCRoots无引用，那么这两个对象就会被回收调。

2.将对象的引用指向另一个对象

这里将one的引用也指向了two引用指向的对象，那么one原本指向的对象就失去了GCRoots引用，这里就判断该对象可被回收。

3.局部对象的使用

当方法执行完，局部变量object对象会被判定为可回收对象。

4.只有软、弱、虚引用与之关联
new出来的对象被强引用了，就需要去掉强引用，改为弱引用。被弱引用之后，需要置空来干掉强引用，达到随时可回收的效果。

只被软引用的对象在内存不足的情况，可能会被GC回收掉。

只被弱引用持有的对象，随时都可能被GC回收，该对象就为可回收对象。

是不是被判定为了可回收对象，就一定会被回收了呢。其实Ojbect类中还有一个finalize方法。这个方法是对象在被GC回收之前会被触发的方法。

该方法翻译过来就是：当垃圾回收确定不再有对该对象的引用时，由垃圾回收器在对象上调用。子类重写finalize方法以处置系统资源或执行其他清除。说人话就是对象死前会给你一个回光返照，让你清醒一下，想干什么就干什么，甚至可以把自己救活。我们可以通过重写finalize方法，来让对象复活一下。

示例：

执行的结果：

这里我们重写FinalizeGC类的finalize方法， 使用FinalizeGC.instance = this语句，让对象又有了引用，不再被判定为可回收对象，这里就活了。然后再置空再回收一下，这个对象就死了，没有再被救活了。所以finalize方法只能被执行一次，没有再次被救活的机会。

在JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace），元空间与永久代上类似，都是方法区的实现，他们最大区别是：元空间并不在JVM中，而是使用本地内存。
元空间有注意有两个参数：

MetaspaceSize ：初始化元空间大小，控制发生GC阈值
MaxMetaspaceSize ： 限制元空间大小上限，防止异常占用过多物理内存
为什么移除永久代？
移除永久代原因：为融合HotSpot JVM与JRockit VM（新JVM技术）而做出的改变，因为JRockit没有永久代。
有了元空间就不再会出现永久代OOM问题了！

1.Generational Collection（分代收集）算法
分代收集算法是GC垃圾回收算法的总纲领。现在主流的Java虚拟机的垃圾收集器都采用分代收集算法。Java 堆区基于分代的概念，分为新生代（Young Generation）和老年代（Tenured Generation），其中新生代再细分为Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间。 (Survivor：幸存者)

分代收集算法会结合不同的收集算法来处理不同的空间，因此在学习分代收集算法之前我们首先要了解Java堆区的空间划分。Java堆区的空间划分在Java虚拟机中，各种对象的生命周期会有着较大的差别。因此，应该对不同生命周期的对象采取不同的收集策略，根据生命周期长短将它们分别放到不同的区域，并在不同的区域采用不同的收集算法，这就是分代的概念。

当执行一次GC Collection时，Eden空间的存活对象会被复制到To Survivor空间，并且之前经过一次GC Collection并在From Survivor空间存活的仍年轻的对象也会复制到To Survivor空间。

对象进入到From和To区之后，对象的GC分代年龄ege的属性，每经过GC回收存活下来，ege就会+1，当ege达到15了，对象就会晋级到老年代。

2.Mark-Sweep（标记-清除）算法
标记清除：标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象，清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。标记-清除算法主要是运用在Eden区，该区对象很容易被回收掉，回收率很高。

3.Copying（复制）算法
复制算法的使用在From区和To区，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉，这样一来就不容易出现内存碎片的问题。

缺点：可使用内存缩减为一半大小。

那么复制算法使可使用内存大小会减半，设计上是怎么解决这个问题的呢。就是给From和To区划分尽可能小的区域。经过大数据统计之后，对象在第一次使用过后，绝大多数都会被回收，所以能进入第一次复制算法的对象只占10%。那么设计上，Eden、From、To区的比例是8:1:1，绝大多数对象会分配到Eden区，这样就解决了复制算法缩减可用内存带来的问题。

4.Mark-Compact (标记—整理)算法
在新生代中可以使用复制算法，但是在老年代就不能选择复制算法了，因为老年代的对象存活率会较高，这样会有较多的复制操作，导致效率变低。标记—清除算法可以应用在老年代中，但是它效率不高，在内存回收后容易产生大量内存碎片。因此就出现了一种标记—整理算法，与标记—清除算法不同的是，在标记可回收的对象后将所有存活的对象压缩到内存的一端，使它们紧凑地排列在一起，然后对边界以外的内存进行回收，回收后，已用和未用的内存都各自一边。

垃圾收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现：
Serial 收集器（复制算法): 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，
优点是简单高效；
Serial Old 收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器，Serial 收集器
的老年代版本；
ParNew 收集器 (复制算法): 新生代收并行集器，实际上是 Serial 收集器
的多线程版本，在多核 CPU 环境下有着比 Serial 更好的表现；
CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）： 老年代并行
收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿
的特点，追求最短 GC 回收停顿时间。