一、前言
上一章节主要是Java内存分区与内存溢出的基础讲解，着篇主要讲解一些策略与GC等等，我的知识更新也是按照《深入理解Java虚拟机》来进行的，不足之处多鞭打。
根据内存模型，虚拟机栈、本地方法、程序计数器都是线程私有的，在创建之初栈深度等已经确定，方法结束的时候就回收。所以主要讨论的是Java堆与方法区(虽然JDK8没有方法了)。
二、垃圾回收与策略
2.1概述
Java堆中注意存储对象，我们关心的结果是对象是否已经“死去”。如下图JVM是通过是否可达Reachability Analysis分析。
提示：标记两次就“死亡”。
Java 语言中，GC Root的对象有以下几种：
- 虚拟机栈中(帧栈中的本地变量表)引用的对象
- 方法区(1.8堆)中类静态属性引用的对象
- 方法区(1.8堆)常量引用的对象
- 方法的native(1.8本地内存)引用的对象
引用对象定义：
- 强引用Strong Reference，主要存在就不会回收对象。
Object obj=new Object();
- 软引用Soft Reference,一些有非必需的对象。内存溢之前进行软引用回收。
String value = new String(“sy”); SoftReference sfRefer = new SoftReference (value ); sfRefer .get();//可以获得引用对象值
- 弱引用weekReference是非必需对象，比软引用更弱。下一次内存回收，回收掉弱引用。
String value = new String(“sy”); WeakReference weakRefer = new WeakReference(value ); System.gc(); weakRefer.get();//null
- 虚引用PhantomReference，设置虚引用就是为了得到一个回收通知。
2.2 垃圾回收算法
2.2.1 标记法-清除算法
标记需要回收的空间。缺点：是空间不连续，效率也很低下。
2.2.2 复制算法
将内存分为两块，每次只使用其中一块，清理复制到另一块内存，一般采用这种算法(新生代对象%98“朝生夕死”)。缺点：内存变小
内存划分为Eden空间(大80%)、Sruvivor空间2块(小10%)。模式比例8:1;每次新生代为90%。2.2.3 标记法-清除算法
所有存活对象向一端移动，清理另一端。
2.2.4 Hotspot算法实现
1、记录一下内存偏移量进入OopMap，记录点不能是全部的全局性引用、执行上下文，应该是一些safepoiont ，这个安全点主要是方法调用、循环跳转、异常跳转等。
2、虚拟机采用voluntary suspension 主动式中断，主动轮询到安全点，主动挂起进行枚举Gc root。
3、safe region 安全区域是安全点的扩展，离开安全区域进行枚举Gc Root。
2.3 垃圾收集器
2.3.1 Serial 收集器-串行
-新生代串行回收器
(1)Serial特点： -单线程串行搜集 -独占式垃圾回收 -垃圾回收需要stop the world -复制算法 -适合cpu等硬件不是很好的场合 （2）参数 -XX:+UseSerialGC 指定新生代使用串行搜集器
-老年代串行回收器
(1)Serial old特点: -单线程、独占与新生代一样 -标记整理算法 -老年代回收时间比新生代时间更长，应用程序停顿更长 (2)设置参数: -XX:UseSerialGC 新生代，老年代都使用串行回收器 -XX:UseParNeGC 新生代使用ParNew，老年代使用串行 -XX:UseParalleGC 新生代使用ParallelGC回收，老年代使用串行回收
2.3.2 并行收集器
-新生代-ParNew回收器
(1)特点： -串行回收变为多线程 -使用复制方法 -GC回收仍然会暂停，但是多线程的效率会提供(多核情况) (2)设置参数： -XX:UseParNewGc 新生代使用ParNew回收器，老年代使用串行Serial回收器 -XX:UseConcMarksSweepGc 新生代使用ParNew，老年代使用CMS回收器 -XX:ParallerGCThread=n 新生代回收使用线程数据量，cpu核数小于8的时候，等于cpu的数量，高于8时候， 3+((5*cpu_count)/8)
-新生代-Paraller Scavenge回收器
(1)特点： -并行回收与ParNew一样，但是更注重吞吐量。 -使用复制算法 -支持自适应GC调节 (2)设置参数： -XX:UseParallerGC 新生代使用ParallerGC，老年代使用串行回收。 -XX:UseParallerOldGC 新生代使用ParallelGC,老年代使用ParallelOld -XX:MaxGCPauseMillis=n 最大停顿时间 -XX:GCTimeRatio=n (0-100之间) 设置n%的时间来进行垃圾回收 -XX:UseAdaptiveSizePolicy 自动模式
-老年代ParallelOldGC 回收器
(1)特点： -与新生代ParallelGC回收器一样，关注老年代的吞吐量。 -使用标记-压缩算法 (2)设置参数： -XX:UseParallelOldGC 新生代回收器，老年代使用ParallelOldGC回收器 -XX:ParallelGCThreads=n cpu核与新生代一样
-老年代CMS回收器
(1)特点：
-“并发”运行回收
-标记清除算法-有碎片
-CMS主要关注系统停顿时间
-用于大多数B/S服务器，默认线程数量（cpu_count+3)/4
（2）主要步骤：
-1初始化标记、2并发标记、3、预备清理 4、重新标记 5、并发清理 6、并发重置
(3) 设置参数：
-XX:CMSPrecleaningEnabled 关闭预备清理
-XX:UseConcMarksSweepGC 老年代使用CMS，新生代使用ParNew
-XX:ConcGCThreads=n 设置并发线程数
-XX:ParallelCMSTheads=n 设置并发线程数
-XX:CMSInsitiaingOccupancyFeaction=n 1.7默认回收比例我老年代92%
-XX:UseCMSCompactAtFullCollection 开启碎片整理，但是会增加停顿时间
-XX:CMSFullGCsBeforeCompation=n 用于指定进行多少次CMS回收后， 再进行一次内存压缩
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled 在使用UseParNewGC 的情况下, 尽量减少 mark 的时间
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly 表示只有达到阀值时才进行CMS回收
-G1回收器
替代CMS的垃圾回收器。 (1)特点： -并行与并发 -分代收集 -空间整合 -预测停顿
2.3 理解GC日志
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 9339K->800K(76288K)] 9339K->808K(251392K), 0.0014161 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 800K->0K(76288K)] [ParOldGen: 8K->579K(175104K)] 808K->579K(251392K), [Metaspace: 3032K->3032K(1056768K)], 0.0049896 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
- 1、“[GC” 与 “[Full GC”为这次垃圾回收的停顿类型，如果有Full表示发送了“stop-the-world”
- 2、[GC (System.gc())为调用了System.gc()
- 3、接下来表示垃圾收集器“[DefNew”=“Default New Generation”----》用的是serial收集器
- "[Parnew"="Paraller New Genneration"---》用的是Parnew收集器
- “[PsYoungGen”==》用的 是Parallel Scavenge 收集器
- 3.1 紧接着的”9339K->800K(76288L)“=="GC前内存使用容量->GC后内存使用容量(该内存区域总容量)"，
- 4、方括号后面”9339->808K(251392)“=="GC前Java堆使用容量->GC后Java堆使用容量(Java堆总容量)"
- 5、”0.0014161“==”该区域GC所占用的时间，单位为秒“
- 6、"[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]"=="用户消耗的CPU时间，内核消耗的CPU时间，真正从头到尾的时间"
2.4 垃圾回收常用参数
| 参 数 | 描 述 |
| UseSerialGC | 虚拟机运行在Client 模式下的默认值，打开此开关后，使用Serial +Serial Old 的收集器组合进行内存回收 |
| UseParNewGC | 打开此开关后，使用ParNew + Serial Old 的收集器组合进行内存回收 |
| UseConcMarkSweepGC | 打开此开关后，使用ParNew + CMS + Serial Old 的收集器组合进行内存 |
| 回收。Serial Old 收集器将作为CMS 收集器出现Concurrent Mode Failure失败后的后备收集器使用 | |
| UseParallelGC | 虚拟机运行在Server 模式下的默认值，打开此开关后，使用Parallel |
| Scavenge + Serial Old（PS MarkSweep）的收集器组合进行内存回收 | |
| UseParallelOldGC | 打开此开关后，使用Parallel Scavenge + Parallel Old 的收集器组合进行内存回收 |
| SurvivorRatio | 新生代中Eden 区域与Survivor 区域的容量比值， 默认为8， 代表 |
| Eden ：Survivor=8∶1 | |
| PretenureSizeThreshold | 直接晋升到老年代的对象大小，设置这个参数后，大于这个参数的对象 |
| 将直接在老年代分配 | |
| MaxTenuringThreshold | 晋升到老年代的对象年龄。每个对象在坚持过一次Minor GC 之后，年 |
| 龄就加1，当超过这个参数值时就进入老年代 | |
| UseAdaptiveSizePolicy | 动态调整Java 堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄 |
| HandlePromotionFailure | 是否允许分配担保失败，即老年代的剩余空间不足以应付新生代的整个 |
| Eden 和Survivor 区的所有对象都存活的极端情况 | |
| ParallelGCThreads | 设置并行GC 时进行内存回收的线程数 |
| GCTimeRatio | GC 时间占总时间的比率，默认值为99，即允许1% 的GC 时间。仅在 |
2.5内存分配与回收策略
2.5.1 对象优先在Eden 分配
实例代码：
private static final int _1MB=1024*1024;
/**
* -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
* java堆大小为20M 10M分配给新生代 10M分配老年代
* 新生代中国eden与suivivor区比例为8:1
* -发现新生代已经用了6M+souvivor@2M=8M,
* 不够分配最后的4M，所以发生一次GC，老年代转移4M空间-40% 可以发现正确性
*/
public static void testAllocation(){
byte[] allocation1,allocation2,allocation3,allocation4;
allocation1=new byte[2*_1MB];
allocation2=new byte[2*_1MB];
allocation3=new byte[2*_1MB];
allocation4=new byte[4*_1MB];//出现一次minor gc 新生代gc
}
public static void main(String[] args) {
testAllocation();
}
GC信息：
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 6359K->818K(9216K)] 6359K->4922K(19456K), 0.0031997 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] Heap PSYoungGen total 9216K, used 7284K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) eden space 8192K, 78% used [0x00000007bf600000,0x00000007bfc50508,0x00000007bfe00000) from space 1024K, 79% used [0x00000007bfe00000,0x00000007bfeccb90,0x00000007bff00000) to space 1024K, 0% used [0x00000007bff00000,0x00000007bff00000,0x00000007c0000000) ParOldGen total 10240K, used 4104K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000) object space 10240K, 40% used [0x00000007bec00000,0x00000007bf002020,0x00000007bf600000) Metaspace used 3023K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 329K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
2.5.2 大对象直接进入老年代
实例代码：
package com.ycy.java.gc;
/**
* @Copyright © 2017 . All rights reserved. Created with IntelliJ IDEA.
* @project: untitled
* @Package: com.ycy.java.gc
* @Description:
* @autho: ycy
* @Date: 2017-10-19
* @Time: 23:13
*/
public class TestGc {
private static final int _1MB=1024*1024;
/**
* vgs: -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:PretenureSizeThreshold=3145700
* object space 10240K, 60% 直接进入老年代，因为大于设置的3145700
* Server模式下默认：Serial old+Parallel Scavenger
* -XX:PretenureSizeThreshold=3145700不认识这个参数，但是一样大对象进入老年区
*/
public static void testPretenureSizeThreshold(){
byte[] allocation;
allocation=new byte[6*_1MB];//老年代中
}
public static void main(String[] args) {
//对象优先分配Eden
// testAllocation();
//大对象直接进入老年代
testPretenureSizeThreshold();
}
}
Heap PSYoungGen total 9216K, used 2450K [0x00000007bf600000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) eden space 8192K, 29% used [0x00000007bf600000,0x00000007bf864bb8,0x00000007bfe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000007bff00000,0x00000007bff00000,0x00000007c0000000) to space 1024K, 0% used [0x00000007bfe00000,0x00000007bfe00000,0x00000007bff00000) ParOldGen total 10240K, used 6144K [0x00000007bec00000, 0x00000007bf600000, 0x00000007bf600000) object space 10240K, 60% used [0x00000007bec00000,0x00000007bf200010,0x00000007bf600000) Metaspace used 3022K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 329K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
2.5.3 长期存活的对象进入老年代
如果对象在Eden出生到一次Minor GC新生代GC之后仍然存活，并且在Survivor中容纳，移到Survivor，这个时候年龄1岁，默认阀值为15岁，就会移动到老年代。
示例代码：
/**
* -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=0
* 修改-XX:MaxTenuringThreshold=15 观察对象存在新生代
*/
public static void testTenuringThreshold(){
byte[] allocation1,allocation2,allocation3,
allocation4,allocation5,allocation6;
allocation1=new byte[1*_1MB];
allocation2=new byte[1*_1MB];
allocation3=new byte[1*_1MB];
allocation4=new byte[1*_1MB];
allocation5=new byte[1*_1MB];
allocation5=null;
allocation5=new byte[1*_1MB];
}
GC结果 ：XX:MaxTenuringThreshold=0
from space 1024K, 0% used [0x00000007bfe00000,0x00000007bfe00000,0x00000007bff00000)GC结果 ：XX:MaxTenuringThreshold=15
from space 1024K, 75%
2.5.4 长期存活的对象进入老年代
相同年龄对象内存之和大于Survivor的一半，年龄大于或者等于该年龄的对象，直接进入老年代。
上面代码蒋年龄限制设置1-15之间，你会发现，对象直接进入老年代。
object space 10240K, 55% used
2.5.5 长期存活的对象进入老年代
1.6之后，老年代的连续空间大于新生代的对象的总大小，或者历次晋升的平均大小，进行Minor GC ,否则full GC。意思就是老年代大于新生代或进行一次Minor GC。三、总结
主要讲解垃圾回收器的特点和运作原理，验证了一些虚拟机 分配原则。