都知道Java垃圾回收都是交给JVM来处理，什么时机、如何处理了解不多，可以查看此篇文章。如果了解，浏览文章一起交流。分为三个模块：什么样对象需要回收？回收算法有哪些？如何选择垃圾回收器？

java中有了垃圾自动回收机制，让程序员更多的关注业务，不必考虑内存的释放。所以自动垃圾算法就变的很重要了，
如果算法不合理，导致一些内存不释放，从而就导致内存溢出。

一 什么样对象需要被回收？

垃圾回收机制通过一套的有效的算法计算，什么对象有效，什么对象无效。对于无效的对象进行回收。
常见的计算对象的有效无效两种方法：引数计数法、可达性分析算法。

备注：
    计算对象是否有效算法和收集垃圾算法是两回事。计算对象是否有效之后，进行对象对象回收的
    算法(垃圾回收算法)。

1.1 引数计数法

1. 原理

假设一个对象a，被引用一次，那么a应用计数器会加1。引用失败时，a计算器减1。
当a的计数器的值为0，说明对象a没被引用，可以被回收。

2. 优缺点
优点：

回收的及时性高，因为不会等到内存不足来回收对象，直接根据对象的计数器为0进行回收。
在垃圾回收过程中，应用无需挂起。
区域性，在更新计数器只会影响该对象，不会扫描全部对象。

缺点：

每次对象应用，去更新计数器，有一点时间开销。
无法解决循环引用。

1.2 可达性分析算法(重点)

一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集。如果某一个对象到节点集没有引用，则称该对象不可达，
可以被回收。

在这里插入图片描述

2. 对象的引用
强引用：不会被回收。

软引用：内存发生泄漏之前，会进行二次回收。如果这次回收没有足够内存，抛出内存溢出异常。

弱引用：活到下一次垃圾回收为止。

虚引用：无法通过一个虚引用获取对象，虚引用唯一目的就是，对象被回收时，收到一个系统通知。

二 垃圾回收算法有哪些？

2.1 标记清除

1. 原理
分为两个阶段，标记和清除。
标记：从根节点标记被引用对象。
清除：未被标记的对象为垃圾对象，可以被清理。

在这里插入图片描述

2.2 标记压缩

1. 原理
也是先标记引用对象。然后将被引用对象压缩到内存一边。然后将边界外的对象全部清理。

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2. 优缺点
解决内存碎片化。但是增加了元素的移动步骤，效率依旧很低。

2.3 标记复制

1. 原理
将原有的内存一分为二，每次只用其中的一块内存。在垃圾回收时，将正在使用的对象复制到
另外一个内存空间，然后将这部分空间清空。交换两个内存空间角色。

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3. JVM年轻代内存空间

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4. 优缺点
优点：内存无碎片化，垃圾对象多效率高。
缺点：垃圾对象少，不适用。两块内存，一个时刻，只能用一半，效率低。

2.4 分代算法

1. 原理
将短暂存活的对象放在一起，进行高频率回收。将长久存活的对象放在一起，进行低频率回收。
分代算法根据对象的特点进行选择。在jvm中，年轻代适合复制算法，老年代适合标记清除和标记压缩。

2. 垃圾回收相关概念
部分收集：

    新生代收集：只是新生代垃圾收集
    老年代收集：只是老年代垃圾收集
    混合收集：整个年轻代和部分老年代收集

整堆收集：

    Full GC

三 垃圾回收器有哪些？如何选择？

jvm中实现各种垃圾回收器：串行垃圾回收、并行垃圾回收、CMS垃圾回收器、G1垃圾回收期、ZGC垃圾回收器。

在HotSpot虚拟机中，常见虚拟机组成方式：

在这里插入图片描述

3.1 串行垃圾回收器

1. 原理
单线程进行垃圾回收，在回收的时候，只有一个线程工作，Java应用所有的线程暂停，
等待垃圾回收完成。这种现象成为STW。

2. 设置垃圾回收器为串行收集器
-XX:+UseSerialGC 指定年轻代和老年代都使用串行垃圾收集器 。
-XX:+PrintGCDetails 打印垃圾回收的详细信息

# 为了测试GC，将堆的初始和大内存都设置为16M 
-XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

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3.2 并行垃圾回收器

1. 原理

多个线程进行垃圾回收。减少回收时间。

2. 设置并行垃圾回收器(ParNew垃圾收集器)

#参数，将老年代改为并行收集器，年轻代还是串行收集器
 -XX:+UseParNewGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

3. ParallelGC垃圾收集器
ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器一样。只是在这个基础上增加两个参数。

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#参数，年轻代和老年代都使用了ParallelGC垃圾回收器。 
-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails Xms16m -Xmx16m

3.3 CMS垃圾回收器

是标记清除算法的垃圾回收器，该回收器适合老年代回收器。

1. CMS垃圾回收执行原理

在这里插入图片描述

#设置启动参数 
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

3.4 G1垃圾回收器(重点)

在jdk7中使用的全新的垃圾处理器。oracle官方计划在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器， 以替代CMS。 

1. G1环境下，JVM性能调优：
a 开启G1垃圾回收器
b 设置堆最大内存
c 设置最大停顿时间
备注：
G1提供三种垃圾回收机制，Young GC、Mixed GC和Full GC，在不同的条件触发。

2. 原理：
取消老年代和年轻代物理上的划分，取而代之是将堆分成若干区域(Region)，包含逻辑上的年轻代和老年代。

Humongous区域：
当一个对象占用空间超过分区50%，G1认为是一个巨型对象。巨型对象默认放到老年代，如果巨型对象生命
周期较短，会对垃圾回收器造成负面影响。

G1划分了一个Humongous，专门用于存放巨型对象。如果一个H装不下一个对象，G1会找连续的H空间来存
储。为了找连续的H区，会引起Full GC。

Region的大小通过参数-XX：G1HeapRegionSize设定，取值范围为为1MB～32MB，且是2的N次方。

2. Young GC：

主要是对Eden区进行GC，在Eden区被耗尽时会触发。
Eden区空间中的对象移动到Survivor空间，如果Survivor空间不够会移动到老年代空间。
Survivor区数据移动到Survivor区中，也有部分数据移动到老年代。
Eden区空间为空，GC停止，应用程序继续。

Remembered Set：
因为GC年轻代对象时候，需要找到对应的跟对象。跟对象可能在年轻代和老年代。
为了避免全局扫描引入RSet。

每个Region初始化会初始化一个RSet，该集合用于存储其他Region指向该Region对象的引用。

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越来越多的对象晋升到老年代，虚拟机触发一个混合垃圾回收器。回收整个整个Young区，和部分老年代对象。 

什么时候触发MixedGC:

 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n 决定。默认：45%，该参数的意思是： 当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阀值时触发MixedGC。

GC步骤：
全局并发标记：

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-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails -Xmx256m

3.5 ZGC垃圾回收器

ZGC是JDK11加入具有实验性质低延迟的垃圾回收器。在尽可能对吞吐量影响不大的前提下，在任意堆内存
大小都可以把垃圾回收时间限制在10毫秒以内。

1. 内存布局：

ZGC的内存为Page(道理和Region一样)具有动态性--动态创建和销毁，以及动态的区域容量大小。在X64硬件平台
Page具有大中小三类容量。

小型页面固定大小为2MB，放小于256kb的小对象。

中型页面固定大小为32MB，大于等于256k小于4MB的对象。

大型页面容量不固定，可以动态变化，必须是2MB整数倍，用于放大于等于4MB对象。

2. 性能表现：

虽然稳定性和调优在不断的进行。但是ZGC在吞吐量和延迟性依旧很亮眼。
在以低延迟的目标下ZGC已经达到了高吞吐量为目标的目标Parallel Scavenge的99%。
在延迟方面，ZGC毫不留情与Parallel Scavenge、G1拉开了两个数量级的差距。

3. 使用：

环境必须以JDK11的条件下。

命令：

#执行命令 
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xmx256m -Xlog:gc*=info TestGC
 
#参数说明
 -XX:+UnlockExperimentalVMOptions 解锁实验参数 
 -XX:+UseZGC  启用ZGC垃圾收集器 
 -Xmx256m  设置大内存 
 -Xlog:gc*=info  设置打印gc日志信息
 
#设置并行的线程数，一般默认即可 
-XX:ConcGCThreads  

4. 染色指针技术：

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染色指针指针技术使用剩下的46位指针宽度，将高4位提取出来，作为标志。通过标志位，虚拟机可以从指针看到其
引用对象的三色标记、是否进入从分配、是否通过finalize()方法才能被访问到。

染色指针的好处：

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四 可视化日志分析

将GC日志进行可视化分析。

1. 日志打印出来参数设置：

-XX:+PrintGC 输出GC日志
-XX:+PrintGCDetails 输出GC的详细日志 
-XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC的时间戳（以基准时间的形式） 
-XX:+PrintGCDateStamps 输出GC的时间戳（以日期的形式，如 2013-05-04T21:53:59.234+0800）
-XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息 
-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的输出路径

demo

-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -Xmx256m -XX:+PrintGCDetails XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC Xloggc:F://test//gc.log
 
#ZGC 在jDK11下执行，参数有所不同 
java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC -Xmx256m -Xlog:gc*:gc.log TestGC

2. 打开网址，上传日志文件：

https://gceasy.io/

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