判断对象为可回收状态的方法

引用计数法

引用计数法实现简单，并且效率高，原理是在对象中添加一个引用计数器啊，当有对象引用到它时，计数器加1，当不引用时，计数器减1。在GC时，只需要判断引用计数器是否为0，就可以判断该对象是否能被回收。

引用计数法并不被主流虚拟机使用，原因是很难解决对象循环引用的问题，两个对象互相引用导致引用计数器一直不为0，使得GC无法回收这些对象。

可达性分析算法

把GC Roots对象作为起点，从这些节点向下查找引用对象，这些对象都标记为非垃圾对象，其余非标记对象即为垃圾对象。

可以作为GC Roots对象：

线程栈局部变量表的对象
静态变量
本地方法栈变量

可达性分析算法实现方式

作为GC Roots的对象会很多，如果在GC前进行扫描会消耗很多时间。JVM采用了OopMap数据结构保存GC Roots对象，当需要GC时，直接从OopMap中获取即可。

当线程运行到safe point时，会保存GC Roots对象到OopMap中。

当需要GC时，GC线程会等待所有用户线程到达safe point后，再进行回收，这样才能保证OopMap是最新的。

如何让用户线程到达safe point？

抢断中断：先暂停所有用户线程，如果发现线程没有到达safe point，则重新运行直到safe point为止
主动中断：设置一个标志位，线程运行时轮询直到为真，就表示运行到safe point（主流使用）

如果GC时线程处于wait或者block状态，则无法主动中断。JVM引入了safe region（安全区）。安全区是指代码片段中，引用关系是不变的，在这个区域任何位置GC都是安全的。当用户线程执行到safe region的代码时，会标注自己进入了安全区，如果线程要离开安全区，则需要等待GC完成。

通过暂停用户线程、安全点和安全区机制，保证了JVM在GC时，GC Roots引用关系不变，可以获取最新的OopMap。

垃圾回收过程

堆对象回收

可达性分析算法会经历两次标记过程，第一次标记垃圾对象会判断对象是否执行finalize方法，如果没有覆盖，对象直接回收。

如果覆盖了finalize方法，则可以在finalize方法中与GC Roots对象建立引用链逃脱回收。

方法区回收

方法区回收主要回收两个部分：

无用的类
无用的常量，例如如果一个字符串在常量池中，但没有String对象引用常量池中的该字符串，则会被GC回收

如何判断一个类是无用的类？

类的所有实例已经被回收
加载类的ClassLoader被回收
类对应的Class对象没有被引用（即无法通过反射创建类）

GC算法

分代收集理论

一般把Java堆分为新生代和老年代，根据两代的特点选择不同的GC算法进行回收。

新生代，每次GC会有大量的对象被回收，所以可以选择复制算法，效率高
老年代，对象存活几率高，使用标记-清除或者标记-整理算法等进行回收

标记-复制算法

将内存分为大小相同的两块，每次只使用其中的一块，当GC时，将存活的对象移动到另外一块可用内存，清除掉使用的这块内存。

优点：快
缺点：浪费一半内存

图示：

标记-清除算法

标记-清除算法分为两个步骤：

标记：标记存活的对象
清除：统一回收未被标记的对象

这种算法有两个明显的问题：

效率问题，需要标记的对象太多，效率低
空间问题，清除后产生不连续内存碎片

图示：

标记-整理算法

根据老年代特点的标记算法，分为三个步骤：

标记，标记存活对象
整理，所有存活对象挪到一边
清除，清除掉边界外的内存

图示：

垃圾收集器

Serial收集器

JVM参数：-XX:+UseSerialGC -XX:+UseSerialOldGC

Serial收集器是单线程收集器，收集过程中会STW。

分代算法使用：

新生代：复制算法
老年代：标记-整理算法

图示：

Parallel Scavenge 收集器

JVM参数：-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC

Parallel收集器是Serial收集器的多线程版本，使用多线程进行垃圾回收。默认的收集线程数和CPU核数相同（可以通过-XX:ParallelGCThreads修改）。

分代算法使用：

新生代：复制算法
老年代：标记-整理算法

图示：

ParNew收集器

JVM参数：-XX:+UseParNewGC

与Parallel Scavenge收集器原理一样，除了Serial收集器外，只有ParNew收集器可与CMS收集器配合使用。

CMS收集器（老年代）

JVM参数：-XX:+UseConcMarkSweepGC(old)

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是并发的标记清楚算法实现，可以基本让用户线程和GC线程并发工作，产生较短的STW，注重用户体验。

分为四个步骤：

初始标记：STW并记录GC Roots直接引用的对象
并发标记：三色标记法遍历GC Roots，耗时长，但不会STW（由于用户线程同时运行，可能会导致对象状态发生改变）
重启标记：STW并记录并发标记过程中产生的对象状态变更，比初始阶段耗时长，但远远低于并发标记时间
并发清理：并发清理内存空间，这个阶段新增对象不做任何处理
并发重置：重置GC过程中的标记数据

图示：

CMS收集器特点：

并发收集
低停顿

CMS收集器缺点：

会和用户线程抢CPU资源
无法处理浮动垃圾（并发标记和并发清理阶段产生的垃圾），浮动垃圾等待下次GC清理
产生内存碎片，可以使用-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection参数使用整理算法
执行过程不确定，有可能一次GC还没做完，又触发了GC（并发标记和并发清理阶段出现），触发concurrent mode failure错误，此时STW并使用Serial Old收集器

参数：

-XX:+UseConcMarkSweepGC：启用cms-XX:ConcGCThreads：并发的GC线程数-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：FullGC之后做压缩整理（减少碎片）-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC之后压缩一次，默认是0，代表每次FullGC后都会压缩一次-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction: 当老年代使用达到该比例时会触发FullGC（默认是92，这是百分比）-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只使用设定的回收阈值(-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设定的值)，如果不指定，JVM仅在第一次使用设定值，后续则会自动调整-XX:+CMSScavengeBeforeRemark：在CMS GC前启动一次Young GC，目的在于减少老年代对年轻代的引用，降低CMS GC的标记阶段时的开销，一般CMS的GC耗时 80%都在标记阶段-XX:+CMSParallellnitialMarkEnabled：表示在初始标记的时候多线程执行，缩短STW -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：在重新标记的时候多线程执行，缩短STW;