JVM垃圾回收从大体上可以分为两个阶段：

1. 找出垃圾对象；

2. 执行垃圾对象回收。



找出垃圾对象

垃圾回收要做到：

• 回收不再使用的对象，即垃圾对象；如果不能很好回收，则会造成内存泄漏；

• 不回收还在使用的对象，即非垃圾对象；如果错误回收，程序运行就会出错；



所以，如何找到垃圾对象就很关键了。



关于如何找出垃圾对象，讨论得比较多的有两个算法：

1. 引用计数法

2. 可达性分析算法



引用计数法

引用计数法，即记录每个对象被引用的次数；对象被引用时，引用次数+1， 引用失效时，引用-1。当对象的引用次数为0时，则该对象为垃圾对象，可被回收。

当有两个没有被真正使用了，但因为这两个对象相互相引用而导致他们的引用次数都不为0时，引用计数法就无法标识出他们是垃圾对象了。这会造成内存泄漏，所以这种方法是不可取的。

可达性分析算法

可达性分析，也称为根搜索，即从一批一定不会是垃圾，且在系统中处于第一级引用的对象开始，往下搜索出他们的引用链，这些引用链上的对象，都不是垃圾；非引用链上的对象，就可以判定为没有被引用了，可判定为垃圾。

那些一定不会是垃圾，且在系统中处于第一级引用的对象，也称为GC ROOTS。那GC ROOTS应该有哪些，才能做到不少，也不漏呢？



GC ROOTS有（注：这里列举的可能也不全，避免误人子弟，特别说明）：

• 虚拟机栈中的对象引用；

• 方法区中类静态属性的引用；

• 方法区中常量对象的引用；

• 本地方法栈中JNI对象的引用；



执行垃圾回收

找出垃圾后，就是执行垃圾回收了。



早期的JVM GC过程，是全程停止用户线程，只执行GC线程进行垃圾回收的，也就是著名的STW，Stop The World。但后期JVM的优化，只需要在标识阶段停止用户线程，而在执行回收阶段GC线程可以与用户线程并行。

为什么在标记阶段一定要STW呢？那是因为采用的是垃圾标记算法是可达性分析法，把可达的对象识别出来做为非垃圾，其他的都归为垃圾。如果GC线程一边在标识，用户线程一边在创建新的引用，那GC线程就没有标识了。

对象一旦失去引用之后，就不可能再被引用了，即垃圾对象不可能再转为非垃圾对象，所以执行回收是可以与用户线程并行的。



垃圾回收主要发生在JVM的堆区。堆区比较大，全量执行标识及回对，耗时比较长，且这个时间内用户线程是停止的。那如何才能加快垃圾回收的时间，减少用户线程停止的时间呢？



垃圾分代回收

JVM堆区比较大，全量回收时间比较长。那可局部回收呢？



世界很奇妙，很多地方都可以看到“二八原则”的影子。那JVM里，是否80%的对象生命周期都很短（如方法体内的局部变量），且占用的内存空间又很少，20%都不到。



那基于上面的“二八原则”，可否在堆区划分一小块区域出来，专用于小的，创建频繁且生命周期较短的对象。然后针对这块区域，可以加大垃圾回收的频率；因为这块堆区较小，所以垃圾回收的时间也较短，基本不会对用户线程造成大的影响。



这就是垃圾分代回收的思想。按不同的对象的大小，及生命周期的长短特点，可以把JVM堆为分新生代和老年代。新生代的空间比较小，执行回收的频率也比较高，用于存放较小的对象，绝大部分的生命周期较短的对象都会在新生代被快速回收。老年代的空间比较大，用于存放大对象，或者生命周期较长的对象（如果在新生代中经历多次垃圾回收都存活下来，则是生命周期较长的对象，一般是全局引用的对象）。



新生代的对象画像：

• 新创建对象优先放新生代；

• 小的且生命周期较短的对象



老年代码的对象画像：

• 大的对象；

• 生命周期较长的对象；



新创建的对象，会优先放在新生代，如果是比较大的对象，则直接放老年代；新生代会频繁执行垃圾回收，如果有对象在新生代中经历多次垃圾回收都存活下来，则会转移到老年代。如果新生代和老年代都没有足够的空间可用，则会执行全量垃圾回收，即Full GC。



如果执行了Full GC，堆空间还是不够，怎么办？ 那就是OOM了。

垃圾并行回收

垃圾回收的效率是JVM不断探讨和优化的点。



从最开始的单线程回收模型，到多线程回收，再到并发回收。这都是不断围绕着快速垃圾回收优化过程。