Java虚拟机面试准备(二)垃圾收集算法和垃圾收集器
垃圾收集器需要解决三个问题：
1.回收收集哪里的内存垃圾？
2.怎么判断是否是内存垃圾。
3.怎么回收？
上一篇Java虚拟机面试准备(一)运行时数据区中我们明白运行时数据区有分线程共享和线程隔离。线程隔离的数据区随线程的生命周期创建和回收，所以不过多考虑内存回收。内存的回收主要是再线程共享的区域，即垃圾回收主要考虑Java堆和方法区。
那怎么判断对象是否需要回收呢？
对象存活判断两种方式：
1.引用计数算法：
给对象添加一个计数器，初始值为0，每引用一次+1，引用失效就-1，最终为0就是不被引用了。
缺点：不能解决循环引用问题。早期才用这种算法，线程垃圾收集器基本不用这种算法了。
2.可达性分析
设置一组对象作为“GC Roots”，由GC Roots向下搜索，不能到达的就是非存活对象。
Java语言中，可以作为GC Roots的对象包括四种：
1.虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
2.方法区中类静态属性引用的对象
3.方法区中常量引用的对象
4.本地方法栈中引用的对象
垃圾回收算法：
回收算法有三种：
1.标记-清楚算法：最基础的算法，复制算法和标记整理基于此算法。分两步，标记和清楚。
缺点：效率不高，产生内存碎片
2.复制算法：将内存分两块，每次只使用其中一块，将存货的对象复制到另一块，并清理原有空间。
优点：效率高，没有碎片。缺点：浪费了一半内存
3.标记整理算法：分两步，标记和整理，整理时将存活对象往一端移动，然后清理掉边界外的其余对象
4.分代收集算法：
把Java堆分成新生代和老年代。新生代用复制算法，老年代用标记清除或者标记整理算法。
| 算法/条目 | 算法简介 | 优缺点 | 适合场景 |
| 标记清除算法 | 最基础算法。分为标记和清除两步 | 优点：简单 缺点：效率低，产生碎片 |
老年代 |
| 复制算法 | 划分两块区域，只使用其中一块，将存活的移到另一块中 | 优点：效率高，没有碎片 缺点：浪费一半内存，当存活对象占比高时，效率低 |
新生代 |
| 标记整理算法 | 分标记和整理两步 | 优点：效率高，没有碎片 缺点：当存活对象占比高时，效率低 |
老年代 |
| 分代收集算法 | 分为新生代和老年代，分别用不同的算法实现。 新生代用复制算法，老年代用标记清除和标记整理。 |
优点：分代收集，效率高 | 当前商业都采用分代收集算法 |
垃圾收集器：
1）七种垃圾收集器:
- Serial（串行GC）-复制
- ParNew（并行GC）-复制
- Parallel Scavenge（并行回收GC）-复制
- Serial Old（MSC）（串行GC）-标记-整理
- CMS（并发GC,JDK1.5开始,JDK1.9已经废弃）-标记-清除
- Parallel Old（并行GC）--标记-整理
- G1（JDK1.7update14才可以正式商用）
说明：
- 1~3用于年轻代垃圾回收：年轻代的垃圾回收称为minor GC
- 4~6用于老年代垃圾回收（当然也可以用于方法区的回收）：老年代的垃圾回收称为full GC
- G1独立完成"分代垃圾回收"
Java1.7和Java1.8默认垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）
Java1.9和Java10默认采用G1垃圾收集器
按能否并发分：
单线程：Serial收集器，Serial Old收集器
多线程：ParNew收集器(Serial收集器的多线程版本)，Parallel Scavenge收集器，Parallel Old收集器(Parallel Scavenge收集器的老年代版本)，CMS收集器，G1收集器
按分代分：新生代都是采用了复制算法，老年代都是采用了标记-整理算法。
新生代：Serial收集器，ParNew收集器(Serial收集器的多线程版本)，Parallel Scavenge收集器
老年代：Serial Old收集器，Parallel Old收集器(Parallel Scavenge收集器的老年代版本),CMS收集器(基于标记-清除算法)
兼容：G1收集器(采用标记-整理算法)
这里有一个各个垃圾收集器的搭配使用图:其中G1能用于新生代和老年代
CMS收集器与G1收集器步骤类似类似.
CMS收集器的4个步骤：1.初始标记2.并发标记3.重新标记4.并发清除
G1收集器的4个步骤：1.初始标记2.并发标记3.最终标记4.筛选回收
CMS和G1各个步骤区别：
第一步：标记GC Roots能直接关联到的对象，都需要STW。G1还要修改TAMS(下一步开始标记)
第二步：可达性分析，可以与用户线程并行。
第三步：修正第二步期间产生的对象变化,都需要STW。G1还会记录到Remembered Set Log中，并且把数据合并到Remembered Set中。
第四步：并发清除。G1会根据需要制定计划清除。
优缺点：
优点是：并发效率高,低停顿。其中G1能建立可预测的停顿时间模型。
缺点是：CMS基于标记-清除算法，产生垃圾碎片，只能等下一次清除。资源敏感，占用CPU资源；G1实现复杂。