JVM垃圾回收器

JVM垃圾回收算法只是一种思想，一种方法论，而垃圾回收器是垃圾回收的具体实现。

1、Serival收集器

串行收集器,是最古老，最稳定的垃圾收集器，效率也比较高。

单线程收集
需要暂停用户线程
新生代复制算法，老年代标记整理算法
参数控制：-XX:+UseSerival串行收集器

由于是单线程的原因，回收速度比较慢，可管理的堆内存空间比较小。

2、ParNew收集器

多线程版本的Serival收集器

吞吐量比较高：并发收集，利用多核CPU的优势，大幅度降低gc时间。
需要暂停用户线程
新生代采用复制算法。，老年代标记整理算法
参数控制 -XX:+UseParallelGC-XX
适用于需要有效利用CPU资源，容忍暂停的场景

上述的两种收集器在进行垃圾回收的过程中，都需要stop the world【暂停用户线程】，在如今的B / S系统的服务器上，长时间的不响应用户是无法忍受的。因此逐渐衍生出了不需要长时间stw的垃圾收集器

3、CMS 垃圾收集器

CMS ： Concurrent Mark Swap 是一种追求最短停顿时间的垃圾收集器。基于标记–清除算法，针对老年代。

3.1 回收步骤

主要分为标记和清除两个步骤。
JVM垃圾回收器

为了减缓Stop the word的问题，使得最大程度上垃圾回收线程和用户线程并行，将整个标记清除分为以下几个阶段。

初始标记：需要stop the world ，仅仅标记与GC Roots直接相连的对象，因为这部分对象毕竟是少数以及一些如OopMap的优化技术，因此用户线程暂停时间较短。
并发标记：遍历所有与GC Roots间接相关联的对象也就是遍历整个对象构成的图，这部分对象比较多因此时间比较长，但是标记线程可以和用户线程并发执行，不需要Stop the world。但是这必然存在一个问题，在用户线程执行的过程中又会产生一些垃圾，这部分可能会标记不到。正如你妈妈在打扫房间的时候，你依旧在仍纸团。
重新标记：重新标记一次，标记在并发标记过程中，用户线程产生的垃圾对象，这一步需要Stop the world。因为在并发标记过程中产生的垃圾相对较少，因此这一步stop the world的时间也比较短。
并发清除：清理掉之前所标记的对象，因为需要清理的对象比较多，这一步比较耗时，因此将用户线程和垃圾回收线程并发执行，不需要stop the world。

3.2 存在的问题

CPU敏感：CMS默认使用（CPU数量 + 3） / 4个线程来进行垃圾回收，因此当服务器的CPU个数小于4个话，对于CPU来说是一个较大的负担。但如今服务器的CPU数量基本都大于四个。
浮动垃圾问题：因为在并发清理的过程中没有stw，用户线程还是会产生一部分垃圾，这部分垃圾也需要占用一一定的内存空间，因此需要进行空间预留，因此必须提前进行垃圾回收，不能等老年代几乎填满了才进行垃圾回收。JDK6之后大概老年代空间使用了92%左右就会触发垃圾回收。但是还存在一个问题，万一有什么大对象的垃圾产生，预留的空间放不下，此时就需要切换垃圾回收器为SerivalOld这么一个单线程且完全STW的垃圾收集器进行垃圾回收。
内存碎片问题：因为基于标记—清除算法，本来就有这个问题，但为什么要使用这个算法呢？因为CMS绝大多数情况都和用户线程并行，因此如果使用整理或者复制算法会动态的改变对象的位置，为了解决这个问题，在需要分配大对象的时候，使用一次整理算法。

上面的几种垃圾回收器都关注的是如何快速的整理整个堆内存，但是仔细想一下，只要垃圾回收的速率高于对象分配的速率，是完全不影响程序的正常运行的，因此不需要对整个堆内存进行回收，只要使得回收产生的空闲空间大于程序需要的空间即可。

4、G1垃圾收集器

G1 ： Gabage First 开启参数-XX:+UseG1GC。该垃圾回收器将整个堆内存化整为零，划分为一个小小的region，region大小的范围为1–32MB具体根据参数-XX：G1HeapRegionSize来进行设置，且应为2的次幂。G1仍然使用分代的思想，每一个region可以划分为Eden，survival（From，To）区，为了存储大对象又引入了一个Humongous这么一个区域。其中这些区域可以是不连续的，如下图所示：
JVM垃圾回收器
G1的垃圾回收过程和CMS的类似，也分为初始标记，并发标记，重新标记最后一步筛选回收，不过最后一步是需要stw的，因为G1仅仅回收效益最大的几个region不需要对整个堆内存进行回收，再加上多线程回收所以消耗的时间很短，不需要stw。

4.1三色标记法

之前的标记过程是stw的，因此在标记过程中，对象与对象的引用不会再发生改变，但是由于CMS和G1都在这一步都不需要STW，因此必须解决并发标记过程中对象的引用发生变化问题，为此引入了三色标记法。
每个对象在不同的扫描标记状态对应不同的颜色：

黑色：该对象所有的子对象都已经被扫描过，或者自身是根对象。
灰色：自身已经被扫描过，但还存在子对象没有被扫描。
白色：自身还没有被扫描，如果垃圾回收器扫描完，还有对象的颜色是白色的，说明就是垃圾。

那么三色标记法如何解决并发标记过程中对象的引用发生改变的呢？

增量更新：CMS使用的算法，当引用增加后，再进行回收的时候，会重新扫描一次。
原始快照：回收前后两次的对象快照进行对比，就可以发现，是否有新引用的产生。

。。。。待续