垃圾收集器
本篇文章将从三点切入：什么是垃圾，什么时候回收，如何回收。
1.什么是垃圾：
运行过程中没有任何指针指向的对象，就是需要被回收的垃圾。那么jvm是怎样判别哪个是没有被指向的对象呢？
1）引用计数算法：
在对象中添加一个引用计数器，有地方引用时+1，引用失效-1。但Java中不用该算法，是因为其无法解决循环引用的问题。比如两对象互相引用着，那么他们的计数器始找不可能为0，也就不会被当作垃圾。
2）可达性分析算法：
通过一些列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些结点开始根据引用关系向下搜索，能直接或间接的被搜索到的都是存货对象。当某个对象不可达，则被判定为可回收对象。
那么哪些对象可被当作GC Roots呢？（全局性的引用与执行上下文）
1.虚拟机栈中局部变量表引用的对象/本地方法栈中Native方法引用的对象。
2.方法区中类静态属性引用的对象/方法区中常量引用的对象。
3.虚拟机内部的引用：如基本数据类型对应的class对象，常驻的异常对象，类加载器。
4.被同步锁持有的对象。
5.Java堆中的某一块区域发起垃圾收集，其他不同区域作为GC Roots。如老年代引用着新生代中的对象。
2.什么时候回收：
其实这个问题要结合着1问题来看：由于类，常量太多了，HotSpot中使用了一组称为OopMap的数据结构来得到合适的GC Roots集。标记GC Roots能直接关联的对象的这个工作我们将其称为根节点枚举，在这个过程中是必须要暂停用户线程的。但是线程不能说停就停，必须到一个安全点才可以进行刚才我们所说的根节点枚举的工作。Java采用的是主动式中断用户线程来实现的，其具体思想史是：设置一标志位，各个线程主动的轮询这个标志位，一旦发现标志位为真我们就在最近的安全点上主动中断挂起。
3.如何回收：
这一部分主要说两个内容，一个是如何回收的思想，也就是算法，另一个是算法的具体实现，也就是具体的垃圾回收器。
算法：
1）：标记-清除算法：
首先标记出所有需要回收的对象(即可达性算法)，标记完成后，统一回收所有被标记的对象。
缺点：1.若大量对象都需要被回收，那么标记和清除两个过程的执行效率就太低了。
2.清除后会产生大量不连续的内存碎片。若我们想再放一个大对象但却找不到合适的内存空间，这就不得不又触发一次GC。
3.因为有内存碎片，所以只能采用空闲列表的方式分配内存。
2）：标记-复制算法：
将可用内存分为两个区域，每次存放对象仅使用其中的一块。当有对象的区域填满时，就将该区域所有的存活对象移至另一块区域，再将已使用过的一次性清理完。
优点：1.当大量对象都需要被回收，那么需要复制的只是占少数的对象，并且回收是对半个区进行回收。
2.无内存碎片，采用指针碰撞的方式分配内存。
缺点：1.可用内存变为原来的一半。(对于新生代来说，大部分对象都是朝生夕死的，所以不需要1:1来划分新生代空间。将新生代分为Eden，Survior1，Survior2，比例为8：1：1，老年代作为逃生门/存活时间长的对象)。
2.当大量对象都是存活的，会产生大量的内存间复制开销。
3）：标记-整理算法：
针对老年代的死亡特征，将回收区域的所有存活对象标记出来，让其向内存空间一端移动，然后直接清除掉边界外的内存。
优点：无内存碎片。缺点：大量对象存活时，所需STW时间较大。
实现(垃圾收集器)：
首先了解垃圾收集器的分类，然后再说具体的垃圾收集器。
根据是否需要STW(Stop The World)分为独占式和并发式：独占式就是只有垃圾收集器工作，而并发式则是用户线程和垃圾收集器交替工作。
独占式又可分为串行和并行：串行就是仅有一条垃圾收集器工作，而并行则是多条垃圾收集器工作。这两个都有STW.
根据内存空间又可分为：新生代垃圾回收器或老年代垃圾收集器。
接下来就是具体的垃圾收集器了：
1.Serial：是新生代中的收集器，采用单线程串行收集，复制算法进行垃圾回收。没有线程交互的开销，可获得最高的单线程收集效率。是客户端模式很好的选择
2.ParNew：是新生代中的收集器，采用多线程并行收集，复制算法进行垃圾回收。除了串并行，与Serial无太对差别。
3.Parallel：是新生代中的收集器，采用多线程并行收集，复制式算法进行垃圾回收。它最大的特点式可控制吞吐量，自适应调节策略
4.Serial Old：是老年代中的收集器，采用单线程串行收集，标记-整理算法。可与Serial，ParNew(9之前)，Parallel(6前)搭配使用。
5.Parallel Old：是老年代中的收集器，多线程并行收集。6之前Parallel只能与Serial Old搭配使用，因为一个是并行一个是串行，所以并不能实现吞吐量的最大化。
6.CMS：是老年代中的收集器，多线程并发，标记-清除算法。因为清除时没有内存碎片的整理，所以没有STW。以下是其具体步骤。
还需要注意的是，并发清除是并行的，该阶段还会有新的对象进来，所以不能让老年代放慢了才开始回收。在JDK5下默认使用68%就激活CMS，6提升至92%。但仍存在预留空间不够新对象存储，就会出现并发示标，此时就启动后备方案(Serial Old)。
不可避免的还有内存碎片的问题：多次进行CMS后内存不够则触发FULL GC,在下一次Full GC前进行一次碎片整理。
7.G1
两个代都可以起作用。原因是其将Java堆分为多个大小相同的Region，注意此时堆仍然有分代的思想，不过是不要求每个代的内存的是连续的。G1跟踪各个Region里垃圾堆价值的大小，在后台维护一个优先级表，每次根据用户设置的停顿时间优先处理价值大的Region。
根据以上的描述我们可以得出G1的三个优点：
1.因为其设置的的是Region优先级表，所以可以同时兼顾新生代和老年代。
2.每次处理的都是Region的整数倍，就是可预测的停顿时间。
3.优先处理价值大的Region提高了执行效率。
具体步骤：
1.初始标记：对用户线程做短暂暂停，标记GC Roots能直接关联到的对象，并修改TAMS指针。
2.并发标记：从GC Roots进行可达性分析，与用户线程并发执行，并重新处理SATB记录下的在并发时有引用变动的对象。
3.最终标记：对用户线程做短暂暂停，处理并发时有变动的对象。
4.筛选回收：对用户线程做短暂暂停，对Region的回收价值和成本进行排序，根据用户希望的停顿时间选择多个Region回收集，把决定回收Region内的存活对象移至空Region，再清理。
那G1是如何解决以下问题呢？
1.Region里存在跨Region引用的对象：如老年代引用了新生代对象
使用记忆集避免全堆作为GC Roots扫描，G1中使用的是卡表，存储了哪个Region引用了当前Region里的对象，就避免了全局扫描
2.并发标记中如何保证用户线程改变对象引用关系/添加新的对象时，对堆里的对象正确标记。即怎样缺点第三步的变动对象？
首先我们先来分析错误是如何产生的。（三色标记）
黑色：该对象已经被标记过且其所有的引用也已经被扫描了。
灰色：该对象已经被扫描了，但其引用至少还有一个未被扫描。
蓝色：未被扫描的对象。
当完成所有的扫描之后，结果应如图所示
那么怎样能出现错误呢？
那么扫描完成后结果将是这样：
(改错：视为)
我们可以看出，出现这种错误必须有两点：1.插入例如一条或多条从黑色对象到蓝色对象的引用。2.删除了全部灰色对象到该蓝色对象的直接或间接引用。只要打破两者间的一个那么错误就不会出现。
增量更新：将该黑色对象插入的引用记录下来，并发扫描结束后，重新扫描时将记录的黑色对象作为GC Roots再一次扫描。(CMS)
原始快照：将该灰色对象删除的引用记录下来，并发扫描结束后，重新扫描时将记录的灰色对象作为GC Roots再一次扫描。(G1)
以上只解决了改变引用，没有解决添加对象：
为每个Region设计两个名为TAMS指针，默认添加对象只能在这两个指针之间添加，且默认该区域不会作为回收范围。
