JVM程序在跑起來之后，在數據的交互過程中，就會有一些數據是過期不用的，這些數據可以看做是垃圾，JVM中，這些垃圾是不用開發者管的，它自己會有一套垃圾回收系統自動回收這些內存垃圾，以備后面繼續使用。這就是JVM的GC系統。GC這塊知識很多，這篇文章主要是了解下它的基本知識點
1、如何定位垃圾
2、GC的回收算法
3、GC的內存分代模型

1、如何定位垃圾

• 引用計數法：它的核心思想是，沒有引用指向的內存區域是垃圾區域，GC可以回收這個區域。具體的做法是，每當有引用指向這個對象，它對應的計數就+1，當有引用取消了對它的指向就-1，如果計數為0的時候，它就會被GC自動回收。
  • 它的問題：引用計數法如果碰到循環引用的垃圾，就會失效。比如a引用b，b也引用a，但是他們整體的引用在程序中已經釋放掉了，但是由于它們互相引用，引用計數永遠不可能為0，所有它們永遠不會被回收。
  • 它的解決方案是如下的“根可達算法”來解決
• 根可達算法：它的核心思想是，如果一個對象沒有根對象直接或間接的指向它，那它就是垃圾。具體的是要弄清楚哪些是屬于根對象
  
  • 根對象：
    • JVM Stacks里的對象（線程棧變量）
    • Native Method Stack（本地方法棧的對象）
    • Run-time Constant Pool（常量池里的對象）
    • Static Refercens In Method Area（方法區的靜態對象）

    程序跑起來也就是main函數跑起來之后，它里面需要用到的對象都算是根對象，如線程棧變量和本地方法棧變量，然后就是用Static申請的對象，如果是字符串類型那就是常量池數據，如果是靜態的引用那就是方法區的對象，這些算是根對象。它們直接或是間接引用的對象都不能算是垃圾。

2、GC回收算法

• 標記清楚算法
  • 具體實現：第一階段根據GCRoot規則把存活對象進行標記，第二階段會清楚掉沒有標記的對象
  • 特點：根據它的工作特點可以發現，清除之后留下來的內存不連續，會產生內存碎片。需要經過兩次掃描，效率低
  • 使用場景：適用于對象存活時間長的情況，不如old區
• 拷貝算法
  • 具體實現：首先把內存區域分為兩部分A,B區域，一部分空置著（比如B區），等另外一部分（A區）滿了之后，直接把A區存活對象復制到B區，然后把A區數據全部清除
  • 特點：內存位置連續，無碎片化，掃描一次即可，但是需要移動和復制內存對象，且浪費空間，有效利用率只有50%
  • 使用場景：適用于對象存活時間短的場景，比如年輕代的from區和to區
• 標記壓縮算法
• 具體實現：它跟標記清楚算法類似，都需要經過兩次掃描，不一樣的是，第二階段并不是刪除未標記對象，而是把標記對象壓縮到內存的一端，之后清理掉其他的空間
• 特點：位置連續，沒有碎片，內存的利用率也很高，但也是需要兩次掃描且需要把對象移動到頭部，效率偏低
• 使用場景：適用于對象存活時間較長的情況，比如old區

3、GC內存分代模型

3.1、常見的GC，以及他們之間的組合

Serial系列的GC是最早版本的，它都是單線程串行回收垃圾，一般針對幾十兆內存的機器

• Serial：底層用的是復制算法+單線程，用于年輕代回收
• Serial Old：底層用的是標記壓縮算法+但線程，用于老年代回收

PS+PO算法是JDK1.8版本以及之前版本默認的GC，他們都是并行回收的，一般能回收幾個G的內存數據

• Parallel Scavenge：拷貝算法+并行，用于年輕代
• Parallel Old：標記清除算法+并行，用于老年代

PN+CMS算法是較新的一種組合，它們是期望用于更大內存的回收，其中PN算法是配合CMS對年輕代回收的一種算法

• ParNew：拷貝算法+并行計算
• CMS：三色標記算法+并行計算
• G1，ZGC，Shenandoah：這些都是新一代的GC，后面會具體篇幅專門介紹。

3.2、GC的分代模型

Serial系列，Parallel Scavenge，Parallel Old，ParNew，CMS，這些都是邏輯和物理上都是進行分代的，G1是邏輯上分代，但是物理上是不分代的，之后的GC如ZGC，Shenandoah他們邏輯和物理上都不分代。如果分代的話，一般分為年輕代和老年代，他們默認的占比是New:Old=1:2

• 年輕代：Eden+2個Survival區（from+to區），它們內存占比默認是8:1:1，其中一個區域滿了就會觸發YGC。from區和to區一般只有一個區域是在使用的
• 老年代：垃圾相對于較少，如果滿了之后會觸發FullGC

3.2.1、對象在各個分代區域的流轉規則

• Young區的數據流轉

在Young區，如果Eden區滿了，就會觸發YGC，就會把Eden區存活的對象復制到from區，然后清除掉Eden，如果from區滿了，會把數據復制到to區，清除掉from，Young區的流轉大致如上所述。

• Old區的數據流轉

Old 區的數據都是從Young流轉過來的，具體的流轉條件如下所述

• 大對象直接進入Old區（通過GC參數-XX:+MaxTenuringThreshold 來設定）
• 動態年齡：如年齡1的占33%，年齡2的占33%，年齡3的占34%，年齡2+年齡3>50%，所以年齡2,3的對象同時晉升到old區
• 分配擔保：YGC期間Survivor區空間不夠時，擔保的空間直接進入Old區
• age年齡到了15歲時會進入Old區