從這篇開始我們開始探討一些jvm調優的問題。在jvm調優中一個離不開的重點是垃圾回收，當垃圾回收成為系統達到更高併發量的瓶頸時，我們就需要對jvm中如果進行“自動化”垃圾回收技術實施必要的監控和調節。

對於調優之前，我們必須要了解其執行原理，java 的垃圾收集Garbage Collection 通常被稱為“GC”，它誕生於1960年 MIT 的 Lisp 語言，經過半個多世紀，目前已經十分成熟了。因此本篇主要從這三個方面來了解:

1. 哪些物件需要被回收？

2. 什麼時候回收？

3. 如何回收？

一、誰要被回收

java虛擬機器在執行java程式的過程中會把它所管理的記憶體劃分為若干個不同是資料區域，這些區域有各自各自的用途。主要包含以下幾個部分組成：

1、程式計數器

程式計數器佔用的記憶體空間我們可以忽略不計，它是每個執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。

2、虛擬機器棧

java的虛擬機器棧是執行緒私有的，生命週期和執行緒相同。它描述的是方法執行的記憶體模型。同時用於儲存區域性變數、運算元棧、動態連結、方法出口等。

3、本地方法棧

本地方法棧，類似虛擬機器棧，它呼叫的是是native方法。

4、堆

堆是jvm中管理記憶體中最大一塊。它是被共享，存放物件例項。也被稱為“gc堆”。垃圾回收的主要管理區域

5、方法區

方法區也是共享的記憶體區域。它主要儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器（jit）編譯後的程式碼資料。

以上就是jvm在執行時期主要的記憶體組成，我們看到常見的記憶體使用不但存在於堆中，還會存在於其他區域，雖然堆的管理對程式的管理至關重要，但我們不能只侷限於這一個區域，特別是當出現記憶體洩露的時候，我們除了要排查堆記憶體的情況，還得考慮虛擬機器棧的以及方法區域的情況。

知道了要對誰以及那些區域進行記憶體管理，我還需要知道什麼時候對這些區域進行垃圾回收。

二、什麼時候回收

在垃圾回收之前，我們必須確定的一件事就是物件是否存活？這就牽扯到了判斷物件是否存活的演算法了。

引用計數演算法：

給物件中新增一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器+1，當引用失效，計數器-1.任何時刻計數器為0的物件就是不可能再被使用的。

優點：實現簡單，判定效率高效，被actionscript3和python中廣泛應用。

缺點：無法解決物件之間的相互引用問題。java沒有采納

可達性分析演算法：

通過一系列稱為“GC Roots”的物件作為起始點，從這些節點開始向下搜尋，搜尋所走過的路徑稱為引用鏈，當一個物件到GCRoots沒有任何引用鏈相連的時候，則證明此物件是不可用的。

比如如下，右側的物件是到GCRoot時不可達的，可以判定為可回收物件。

在java中，可以作為GCRoot的物件包括以下幾種：

* 虛擬機器棧中引用的物件。

* 方法區中靜態屬性引用的物件。

* 方法區中常量引用的物件。

* 本地方法中JNI引用的物件。

基於以上，我們可以知道，噹噹前物件到GCRoot中不可達時候，即會滿足被垃圾回收的可能。

那麼是不是這些物件就非死不可，也不一定，此時只能宣判它們存在於一種“緩刑”的階段，要真正的宣告一個物件死亡。至少要經歷兩次標記：

第一次：物件可達性分析之後，發現沒有與GCRoots相連線，此時會被第一次標記並篩選。

第二次：物件沒有覆蓋finalize（）方法，或者finalize（）方法已經被虛擬機器呼叫過，此時會被認定為沒必要執行。

三、如何回收

上述的兩點講解之後，我們大概明白了，哪些物件會被回收，以及回收的依據是什麼，但回收的這個工作實現起來並不簡單，首先它需要掃描所有的物件，鑑別誰能夠被回收，其次在掃描期間需要 ”stop the world“ 物件能被凍結，不然你剛掃描，他的引用資訊有變化，你就等於白做了。

分代回收

我們從一個object1來說明其在分代垃圾回收演算法中的回收軌跡。

1、object1新建，出生於新生代的Eden區域。

2、minor GC，object1 還存活，移動到Fromsuvivor空間，此時還在新生代。

3、minor GC，object1 仍然存活，此時會通過複製演算法，將object1移動到ToSuv區域，此時object1的年齡age+1。

4、minor GC，object1 仍然存活，此時survivor中和object1同齡的物件並沒有達到survivor的一半，所以此時通過複製演算法，將fromSuv和Tosuv 區域進行互換，存活的物件被移動到了Tosuv。

5、minor GC，object1 仍然存活，此時survivor中和object1同齡的物件已經達到survivor的一半以上（toSuv的區域已經滿了），object1被移動到了老年代區域。

6、object1存活一段時間後，發現此時object1不可達GcRoots，而且此時老年代空間比率已經超過了閾值,觸發了majorGC（也可以認為是fullGC，但具體需要垃圾收集器來聯絡），此時object1被回收了。fullGC會觸發 stop the world。

在以上的新生代中，我們有提到物件的age，物件存活於survivor狀態下，不會立即晉升為老生代物件，以避免給老生代造成過大的影響，它們必須要滿足以下條件才可以晉升：

1、minor gc 之後，存活於survivor 區域的物件的age會+1，當超過（預設）15的時候，轉移到老年代。

2、動態物件，如果survivor空間中相同年齡所有的物件大小的綜合和大於survivor空間的一半，年級大於或等於該年級的物件就可以直接進入老年代。

以上採用分代垃圾收集的思想，對一個物件從存活到死亡所經歷的歷程。期間，在新生代的時刻，會用到複製演算法，在老年代時，有可能會用到標記-清楚演算法（mark-sweep）演算法或者標記-整理演算法，這些都是垃圾回收演算法基於不同區域的實現，我們看下這幾種回收演算法的實現原理。

垃圾回收演算法

標記清除法（Mark-Sweep）

標記清除法是垃圾回收演算法的思想基礎。標記清除演算法將垃圾分為兩個階段：標記階段和清除階段。

標記階段，通過根節點，標記所有從根節點開始的可達物件，未標記過的物件就是未被引用的垃圾物件。

清除階段，清除所有未被標記的物件。

複製演算法（Copying）

複製演算法是，將原有的記憶體空間分為兩塊，每次只使用其中一塊，在垃圾回收時，將正在適用的記憶體中存活物件複製到未使用的記憶體塊，然後清除使用的記憶體塊中所有的物件。

標記壓縮演算法（Mark-Compact）

標記壓縮演算法是一種老年代的回收演算法。

標記階段和標記清除演算法一致，對可達物件做一次標記。

清理階段，為了避免記憶體碎片產生，將所有的存活物件壓縮到記憶體的一端。

四、垃圾收集器

垃圾收集器是記憶體回收的具體實現，不同的廠商提供的垃圾收集器有很大的差別，一般的垃圾收集器都會作用於不同的分代，需要搭配使用。以下是各種垃圾收集器的組合方式：

各種組合的優缺點：

轉載：https://my.oschina.net/u/1859679/blog/1548866