自学Java乐趣多呀，最近把《深入理解Java虚拟机》看了一遍，主要是集中于垃圾收集器和类加载的学习，因为课程多，打算过了期中评测后再把这本书完完整整地撸一遍。
前几天学习了垃圾收集器，现在来给垃圾收集器做个总结，包括判断对象是否需要回收，各种垃圾收集算法和各种垃圾收集器。写得肯定没有各路大神的详细，有问题还请多包涵。
1、判断对象是否需要被回收
垃圾收集器主要是在堆内存中回收已经没有用处的对象，那么JVM怎么才能知道一个对象是有还有用呢？一般这个需要经过两步，分别是可达性分析和判断是否有必要执行finalize()方法来自救。
判断对象是否还有用可以用一个专业的名词来代替，那就是判断对象是否还存在引用，引用分为强引用，软引用，弱引用和虚引用，至于他们的区别和特别我在这里就不阐述，下面来讲讲判断对象是否存在引用的可达性分析的流程。
1、1可达性分析
可达性可以通俗的理解为对象是否可达，那么就得有一个根节点（起始点）来做建立是否可达的标准，GC会通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从该起始点往下开始遍历搜索，遍历的路径我们称之为引用链，很明显，若某个对象与该“GC Roots”不存在引用链，那么该对象就是不可达的，此时该对象就会被JVM进行第一次标志，列入可回收的对象中。
1、2判断是否有必要执行finalize()方法
当对象在可达性分析阶段被判断为可回收对象时，该对象并不是必须得被回收的，GC还会判断该对象是否有必要执行finalize()方法来进行“自救”。既然是是否有必要执行，那么就存在不需要执行的情况了。当该对象的的finalize()方法已经被调用过（因为finalize()只能被调用一次，即只有一次“自救”机会）或者该对象并没有覆盖finalize()方法，那么判断为没有必要执行finalize()方法，该对象会被进行第二次标志，等待被回收。
若该对象可以执行finalize()方法，那么该对象被放置在另一个成为F-Queue的队列中，然后虚拟机会触发该对象的finalize()方法。过一段时间后GC会对F-Queue里面的对象进行第二次标志，若对象执行了finalize()方法后重新获得了引用，那么该对象就会被“无罪释放了”，即将该对象从可回收对象的集合中移出。如果对象执行了finalize()方法后没有获得引用，那么该对象就被宣布死刑，等待被回收。
2、垃圾收集算法
知道了哪些对象是否可以被回收，哪些不需要回收后，GC就可以精确地回收这些对象，但是回收这些对象过程中还是有些问题的。比如如果才能做到效率高，而且可回收的对象在内存中不是连续分布的，这就意味着回收完毕后会存在内存碎片，那么即使完成了垃圾收集，但是下一次大对象在内存分配空间时，若找不到足够大的空间而不得不引发一次垃圾收集动作。对于这些问题，我们得研究一下垃圾收集算法。
2、1标记-清除算法
从字面上看就是对对象进行标记，然后将这些对象清除掉。但是很明显它没有解决我们上面提出的问题，即标记-清除算法在标记和清除过程中效率都不高，而且清除完毕后后会产生内存碎片，这都是我们不希望出现的。接着，出现了复制算法。
2、2 复制算法
复制算法实现思路是将内存平均分为两部分，对象在分配内存时只能使用其中一部分，另一部分空着。当其中一部分内存快要被对象分配用完时，就将还存在的对象复制到空余的另一半内存，然后直接把之前的内存一次性清理掉。这样就会解决了内存碎片的问题，但是美中不足的是该算法把内存缩小了一半，代价有点昂贵。
2、3 标记-整理算法
很明显，该算法跟标记-清除算法很相似，但是该算法对象内存就行了“整理”。标记-整理算法实现思路是：对对象标记完成后，并不是直接对对象直接回收，而是让存活对象都向一端移动，最后直接清掉端边界以为的内存，那么便解决了内存碎片的问题。
2、4 分代收集算法
上述的三种算法各有优缺点，研究发现，在更新旺盛的新生代区每次都有大量的对象死去，只有少量存活，那么我们可以使用“复制算法”，只是该复制算法不是按1:1分割内存，而是按照一定的比例，一般默认是8:1.在老年区，这些对象都是“老不死”的，那么就可以使用“标记-清除算法”或者“标记-整理算法”。以上说的便是取多家之长设计的分代收集算法。
3、垃圾收集器
上面理论部分说了一大堆，那么就得根据这些理论设计出实用的垃圾收集器了。HotSpot虚拟机内部的垃圾收集器如下图1所示。
图1 HotSpot虚拟机内部的垃圾收集器
3、1 Serial收集器
Serial收集器是发展时间最长的一个垃圾收集器，Serial收集器是单线程收集器，是一款运行与新生代的垃圾收集器，故它使用的垃圾收集算法是“复制算法”，但是Serial收集器在运行时会产生“stopthe world”现象，即该收集线程运行时，会暂停其他的用户线程，知道垃圾收集完成后恢复正常，这就相当于把用户的世界都暂停了，称为“stop the world”现象。
Serial收集器优点在于简单高效，没有线程之间的开销，专心做垃圾收集，所以是运行于Client模式下的一个很好选择。
Serial Old收集器说白了就是Serial收集器的老年代版本，区别在于使用的垃圾收集算法不同，Serial Old收集器使用的是“标记-整理”算法。
3、2 ParNew收集器
从名字可以推断出Par New收集器是运行于新生代的垃圾收集器，它其实是Serial收集器的多线程版本，即在进行GC时进行多线程收集，在收集算法方面依旧使用的“复制算法”，也会产生“stopthe world”现象。该收集器是运行于Server模式下的新生代首选收集器，但它存在线程交互的开销，我们可以使用-XX:ParallelGCThreads参数来限制垃圾收集的线程数。
3、3 Parallel Scavenge收集器
单词parallel是并行的意思，所以该收集器是并行的多线程收集器，且仍是运行于新生代，采用的垃圾收集算法是“复制算法”，这些都跟ParNew收集器一样，但是它跟其他收集器的关注点不一样，其他收集器都是为了缩短“stop the world”的时间而努力，但是Parallel Scavenge收集器是一款注重可以达到一个可控制吞吐量的收集器，所谓吞吐量是CPU运行用户代码的时间与CPU总运行时间的比值。此外Parallel Scavenge收集器还有一个称为GC自适应的调节策略，这个策略是当Parallel Scavenge收集器的-XX:UseAdaptiveSizePolicy参数打开后，我们不再需要手动设置新生代的大小（-xmn）、Eden与Survivor区的比例（SurvivorRatio）、晋升老年代的对象大小阈值（-XX:PretenureSizeThreshold）等参数，虚拟机会动态地帮我们调整这些参数的大小。
3、4 CMS（Concurrent MarkSweep）收集器
CMS收集器是运行于老年代的垃圾收集器，从名字上面看出该收集器是并发多线程的收集器，且使用的是“标记-清除”算法。CMS收集器完成一次垃圾收集需要经过四个阶段，分别是：初始标记，并发标记，重复标记，并发清除。
初始标记阶段仅仅是标记一下能与GC Roots相关联的对象，速度非常快，虽然也会产生“stop the world”现象，但时间非常短，可以忽略。
并发标记阶段是与用户线程一起并发执行的，是GC Roots Tracing的过程。
重复标记阶段是对在并发标记期间新产生的垃圾对象进行标记，这个阶段也会产生“stop the world”现象，且比初始标记阶段的长一些。
并发清除阶段是与用户线程一起并发执行，对可回收对象进行清除，但是该阶段用户线程仍在运行，因此也会产生垃圾，这些垃圾被称为“浮动垃圾”，这种垃圾在本次GC是无法被清除的。
故下面说说CMS收集器的缺点。
CMS收集器对CPU资源非常敏感。我们也知道了，CMS收集器存在两次并发过程，这些过程都会拖慢用户线程。
CMS收集器不能处理浮动垃圾。刚刚介绍的浮动垃圾CMS在此次垃圾收集是无法清除的，只能留到下一次GC时清理掉。且由于用户线程在进行，所以得预留老年代的空间给用户线程使用，所以不能等到老年代满了再收集，针对这个问题，提供了“-XX：CMSInitiatingOccupancyFraction”参数来设置触发GC的内存使用百分比，但是若调节过高，当预留内存无法满足需要，会产生“ConcurrentMode Failure”失败，此时虚拟机启动后备方案，即临时启动Serial Old收集器来对老年代进行一次垃圾回收。
CMS收集器使用的是“标记-清楚”算法，因此会产生内存碎片，针对此问题，提供了“-XX:UseCMSCompactAtFullCollection”开关参数（默认是开启的），即当存在内存碎片的内存无法满足大对象分配时，会进行一次内存的整理。还提供了设置执行了多少次无整理压缩的GC后，进行一次整理压缩的GC的参数，该参数是“-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction”，默认值为0，即每次进行FullGC都压缩整理。
3、5 G1(Garbage-First)收集器
G1收集器可以说是目前最前沿的收集器，要不然也不会带上“First”。它与CMS较为相似，但又比CMS好。G1收集器的特点在于：
使用并行与并发来缩短“stop the world”的停顿时间。
G1收集器的工作范围是新生代与老年代，其实在G1收集器里新生代与老年代不再是一个物理隔离，因为G1收集器把内存分为大小相等的独立区域，但是G1仍是使用分代收集算法，用不同的算法对新对象和熬过多次垃圾收集的对象进行清理。
G1收集器可以对空间进行整合，即消除内存碎片带来的诟病。
提供了可预测的停顿。G1除了低停顿外，还提供了可预测的时间停顿模型，能让使用者指定在长度为M毫秒的时间段内，消耗在GC上的时间不超过N毫秒。
G1收集器的运作大概可以分为四个步骤，分别是：初始标记，并发标记，最终标记，筛选回收。
可以看出这些步骤与CMS的差不多，主要是第四步有些区别，因为G1收集器是将内存分为很多个区域，因此在筛选回收时，会对各个区域的回收价值和回收成本进行排序，根据用户提供的时间模型来进行回收。
好了，写到这就结束了，该去吃个饭准备上课了。