一、什么是垃圾回收？

1.1 什么是垃圾回收？

在介紹垃圾回收之前，我們需要先明確幾個點：

1. 為什么要進行垃圾回收呢？
2. 回收哪里的垃圾呢？

是這樣的，垃圾回收主要指的是回收堆中的對象，堆的位置如下圖所示：

堆是一個共享區(qū)域，我們創(chuàng)建的對象和數(shù)組都存儲在當前的堆里。但是我們也不能無限地去創(chuàng)建對象，也不是所有的對象都需要一直存在，如果說不進行垃圾回收的話，內(nèi)存遲早都會被耗盡的，所以說及時的垃圾回收就顯得非常有必要了。那什么對象才能被回收呢？

1.2 什么對象能被垃圾回收？

簡單一句話就是：如果一個或多個對象沒有任何的引用指向它了，那么這個對象現(xiàn)在就可能會被垃圾回收器回收。

定位什么樣的對象是垃圾有兩種方式：第一個是引用計數(shù)法，第二個是可達性算法。

1）引用計數(shù)法

引用計數(shù)法：一個對象被引用了一次，在當前的對象頭上遞增一次引用次數(shù)，如果這個對象的引用次數(shù)為0，代表這個對象可回收。

比如下面這段代碼：

String demo = new String("123");

因為我們在這里 new 了一個 String，所以會在堆中開辟一塊空間去存儲當前的對象：

這時，我們的引用計數(shù)法就會去增加一次引用的次數(shù)，ref=1。

假如目前的 demo 指向 null：

String demo = null;

這時，demo 就不會指向原來的那塊內(nèi)存了，當前的 ref 就會從 1 變成 0：

ref 變成 0 就表示當前的對象 new String(“123”) 是可以被垃圾回收的。

這個方法看起來非常簡單，但是引用計數(shù)法也有一定的問題，我們來看下一個例子：

假如有下面這樣一段代碼：

我們先來分析一下這個代碼：

• 左邊代碼中，Demo 類中有一個 Demo 的屬性指向它自己，然后還有一個 String 的 name 和一個帶參構(gòu)造函數(shù)。
• 右邊代碼中，使用了 Demo 類創(chuàng)建了 a 和 b 兩個實例，其中 a 的 instance 成員變量指向了 b，b 的 instance 成員變量指向了 a。

這段代碼在內(nèi)存中的表示方式如下：

首先，在棧中有一個變量 a 和一個變量 b，分別指向堆中的兩塊內(nèi)存。由于除了 a 和 b 指向了這兩塊內(nèi)存，它們之間還存在互相引用，只要有對象引用，引用次數(shù)就會加1，所以此時引用次數(shù) ref=2。

下面我們繼續(xù)執(zhí)行代碼：

代碼中把 a 和 b 都指向 null，這時我們棧中的變量 a 和變量 b 就不再引用堆中那兩塊內(nèi)存了，這樣堆中兩塊內(nèi)存的引用次數(shù) ref 就會都變成 1 了，如下所示：

這時大家就會發(fā)現(xiàn)，目前堆中的這兩個對象的引用次數(shù)都是1，但是目前這兩個對象是沒有人使用的，但是它們依然不會被回收。如果出現(xiàn)了這種情況，就是出現(xiàn)了 循環(huán)引用，就會引發(fā)內(nèi)存泄漏。因為這兩個對象一直不會被回收。

以上就是引用計數(shù)法，使用起來是非常簡單，但是缺點就是容易導致內(nèi)存泄漏。所以說一般不會采用這種方法去定位某個對象是否是垃圾。

下面我們看第二種定位垃圾的方式，可達性分析算法。

2）可達性分析算法

現(xiàn)在的虛擬機采用的都是通過可達性算法來確定哪些對象是垃圾。

首先，我們來看下面這張圖：

最上面有一個 GC Roots，相當于是一個樹根。從根中探索查看是否有關(guān)聯(lián)的對象：

• 如果說能關(guān)聯(lián)到，不管是直接關(guān)聯(lián)（如A）還是間接關(guān)聯(lián)（如B），找到的這些對象都是存活的對象，這些對象就不會被垃圾回收。
• 如果掃描堆的過程中，不能沿著 GC Roots 找到的對象，比如X、Y，它們目前沒有與任何的 GC Root 進行關(guān)聯(lián)，這兩個就證明是可以被回收的對象。

對比我們剛才說的引用計數(shù)法，可達性分析算法能夠更精確地定位哪些是可回收的垃圾。所以現(xiàn)在的虛擬機都是采用可達性分析算法來去確定哪些是垃圾。

其實這里還有一個問題，就是哪些對象可以作為 GC Root 呢？

一共有4種對象可以作為 GC Root：

1. 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象： 比如下面這個示例中的 demo：

   

2. 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象： 比如下面這個示例中，變量a 作為靜態(tài)變量，它所引用的 new Demo() 也可以作為 GC Root。

   

3. 方法區(qū)中常量引用的對象： 比如下面這個示例中，變量a 作為靜態(tài)常量，這種情況下，變量a 所引用的 new Demo() 也是可以作為 GC Root 的。

   

4. 本地方法棧中 JNI（即一般說的 Native 方法）引用的對象： 通過 JNI 接口由本地代碼（如C/C++）持有的對象引用。

5. 系統(tǒng)類加載器加載的類： 由系統(tǒng)類加載器加載的類，這些類本身以及它們通過靜態(tài)字段持有的對象通常被認為是不可回收的。

在我們平時的開發(fā)過程中，用到前三種的對象類型會多一些。以上就是可達性分析算法。

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二、JVM 垃圾回收算法

上面我們已經(jīng)能夠區(qū)分出內(nèi)存中存活的對象和死亡的對象，GC接下來的任務就是去執(zhí)行垃圾回收，釋放掉那些無用對象所占用的內(nèi)存空間，以便有足夠的空間為新對象分配可用的內(nèi)存。

目前 JVM 中就有三種比較常見的垃圾回收算法：

• 標記清除算法
• 復制算法
• 標記整理算法

這三種算法每一個都有各自的特點，下面一起了解一下。

2.1 標記清除算法

標記清除 是將垃圾回收分為 2 個階段，分別是標記和清除：

1. 對這些標記為可回收的內(nèi)容進行 垃圾回收。

我們先來看下面這張圖：

圖中藍色部分代表 “存活的對象”，灰色部分代表 “待回收的對象”，其他的都是 “空閑的空間”。

標記清除算法的第1步就是：根據(jù)可達性分析算法得出的垃圾進行 標記。

可達性分析算法就是使用 GC Root 去標記哪些是存活的對象，如下所示，可以看到藍色部分都是被 GC Root 標記存活的對象：

標記清除算法的第2步就是：對這些標記為可回收的內(nèi)容進行垃圾回收。

根據(jù)步驟，標記的對象都留下來，然后直接清除沒有標記的內(nèi)容就可以了。回收后的效果如下：

現(xiàn)在這個圖中只留下了藍色的部分，這些是做了標記，屬于目標存活的對象，這個就是 標記清除算法。

• 優(yōu)點： 標記和清除速度較快。
• 缺點： 內(nèi)存碎片化較為嚴重，內(nèi)存不連貫。

我們知道數(shù)組也是會存儲到堆中，并且數(shù)組存儲必須是一個連續(xù)的內(nèi)存空間。如果我們使用了標記清除算法，由于內(nèi)存不連續(xù)，有可能沒有辦法進行存儲新的對象，也沒有辦法去存儲一個比較大的數(shù)組。所以說這個算法用的相對比較少一些，用的比較多的主要是后面兩種。

我們繼續(xù)來看第二種：

2.2 標記整理算法（標記壓縮算法）

“標記整理算法”，也稱標記壓縮算法，與我們剛才介紹的 “標記清除算法” 差不多，我們先看下面這張圖：

首先，它也會通過 GC Root 去標記哪些對象是存活的對象，然后再去清除待回收的對象。但是它同時還多了一步，我們再來看下面這張圖：

從圖中可以看到，標記整理算法清除之后，它會把存活的對象進行整理，就是把所有的對象像一端移動。這樣就避免了內(nèi)存碎片化的問題了。但是由于標記整理算法多了一步，需要移動對象在內(nèi)存中的位置，所以說它的性能也會收到一定的影響。

以上就是標記整理算法，很多老年代的垃圾回收器都是使用標記整理算法。

下面我們再來看最后一種垃圾回收算法：復制算法。

2.3 復制算法

復制算法 是將整個內(nèi)存分成了大小相等的區(qū)域，標記階段與我們前面的算法是類似的，也是通過 GC Root 進行標記哪些對象是存活的對象，然后將存活的對象進行復制，復制到另外一塊內(nèi)存區(qū)域。

當然，復制的過程中就自動完成了碎片的整理。如下圖所示，就是回收之后的效果：

左邊的 4 個對象被挪到了右邊的區(qū)域，接下來把左邊整個區(qū)域清空就可以了。

優(yōu)點：

• 在垃圾對象多的情況下，效率較高；
• 清理后，內(nèi)存無碎片。

缺點：

• 分配的 2 塊內(nèi)存空間，在同一個時刻，只能使用一半，內(nèi)存使用率較低。

一般垃圾回收的時候，年輕代的垃圾回收器都會使用復制算法。

以上就是全部的三種垃圾回收算法了，下面我們進行一下總結(jié)。

2.4 總結(jié)

JVM 垃圾回收算法有哪些？

• 標記清除算法：垃圾回收分為 2 個階段，分別是：標記、清除。效率高，有磁盤碎片，內(nèi)存不連續(xù)。
• 標記整理算法：與標記清除算法一樣，將存活的對象都向內(nèi)存另一端 移動，然后清理邊界以外的垃圾。無碎片，對象需要移動，效率低。
• 復制算法：將原有的內(nèi)存空間一分為二，每次只用其中的一塊。將正在使用的對象 復制 到另一個內(nèi)存空間中，然后將該內(nèi)存空間清空，交換兩個內(nèi)存的角色，完成垃圾的回收。無碎片，內(nèi)存使用率低。

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三、JVM 的分代回收

在之前介紹 JVM 組成的時候說話，在堆中分為新生代和老年代。下面我們就要詳細說明一下，在垃圾回收的時候它們到底有什么作用。

3.1 堆中的區(qū)域劃分

首先，我們還是要重新介紹一下堆中的組成：

• 在 Java8 中，堆被分成了兩份：新生代和老年代（比例為1:2）

如下圖所示：

左邊的新生代占了 1/3，右邊的老年占了 2/3。在新生代中又劃分為了三份：

• 一個是伊甸園區(qū)Eden，新生的對象都分配到這里。
• 還有兩個幸存者區(qū)Survivor，分為 from 和 to。
• Eden區(qū)、from區(qū)、to區(qū)比例為 8:1:1。

以上就是目前堆中的結(jié)構(gòu)劃分，下面我們來介紹一下垃圾產(chǎn)生之后它們是如何工作的。

3.2 分代收集算法-工作機制

• 首先，我們剛才介紹過，新生的對象都需要存儲到 Eden 區(qū)，如下圖所示：

• 當伊甸園區(qū)內(nèi)存不足的時候（如上圖所示已經(jīng)占滿了），這個時候 JVM 就會使用之前我們講過的 “可達性分析算法” 來去標記 Eden 區(qū)和 from 區(qū)中存活的對象，當然目前 from 區(qū)中是沒有對象的。
• 假如標記了 A 對象是存活的，接下來就會采用 “復制算法” 將 A 對象復制到 to 區(qū)中。復制完畢之后，Eden 區(qū)和 from 區(qū)都要清空掉。操作后如下所示：

• 假如經(jīng)過一段時間后，Eden 區(qū)內(nèi)存又出現(xiàn)不足，如下所示：

• 這時候依然會采用 “可達性分析算法” 去標記 Eden 區(qū)和 to 區(qū)中存活的對象，然后把這些對象復制到 from 區(qū)中。
• 假如現(xiàn)在 1 和 A 這兩個對象依然存活，這時候就直接復制到了 from 區(qū)中，然后 Eden 區(qū)和 to 區(qū)都會清空掉。操作后如下所示：

• 又經(jīng)過了一段時間，又有一些新的對象存到了 Eden 區(qū)中，如下所示：

• 假如這時候 A 對象被挪動的次數(shù)太多，比如超過了 15 次，那么這時候 A 對象就不會再在 from 區(qū)和 to 區(qū)之間挪過來挪過去了。它會直接把 A 對象存儲到 老年代 中。因為這種情況下，我們一般認為 A 對象會被一直引用著，它的存活時間會更長一些。
• 當然還有一種情況，假如我們的幸存者區(qū)已經(jīng)內(nèi)存不足了，或者說當前某個對象太大了，它也會提前晉升到老年代。例如下圖中，A 對象代表挪動次數(shù)超過 15 次之后進入了老年代；而 w 對象是一個新生的對象，它并沒有到達一定的挪動次數(shù)，所以 w 對象是正常地在新生代中進行復制挪動，等 w 對象挪動到一定次數(shù)也會進入到老年代中。

以上就是新生代和老年代工作的配合方式，但是在實際面試過程中還會問一些名詞，比如：MinorGC、Mixed GC、FullGC。

3.3 Minor GC、Mixed GC、Full GC 的區(qū)別是什么？

我們前面了解到新生代和老年代的比例如下所示：

• Minor GC，也稱 Young GC，發(fā)生在新生代的垃圾回收，暫停時間短（STW）。
• Mixed GC，新生代 + 老年代兩塊 部分 區(qū)域的垃圾回收，G1 收集器特有。
• Full GC，新生代+老年代 完整 垃圾回收，暫停時間長（STW），應盡量避免。

名詞解釋：

• STW（Stop-The-World）：，暫停所有應用程序線程，等待垃圾回收的完成。Minor GC 暫停時間短就說明效率比較高，如果暫停時間比較長就說明效率降低。

3.4 總結(jié)

1）堆的區(qū)域劃分

1. 堆被分為了兩份：新生代和老年代【1：2】。
2. 對于新生代，內(nèi)部又被分為了三個區(qū)域：Eden區(qū)，幸存者區(qū)survivor（分成 from 和 to）【8：1：1】。

2）對象分代回收策略

1. 新創(chuàng)建的對象，都會先分配到 Eden 區(qū)。
2. 當 Eden 區(qū)內(nèi)存不足，標記 Eden 區(qū)與 from 區(qū)（現(xiàn)階段沒有）的存活對象。
3. 將存活對象采用復制算法復制到 to 區(qū)中，復制完畢后，Eden 區(qū)和 from 內(nèi)存都得到釋放。
4. 經(jīng)過一段時間后，Eden 區(qū)的內(nèi)存又出現(xiàn)不足，標記 Eden 區(qū)和 to 區(qū)存活的對象，將其復制到 from 區(qū)。
5. 當幸存者區(qū)對象熬過幾次回收（最多15次），晉升到老年代（幸存者區(qū)內(nèi)存不足或大對象會提前晉升）。

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四、JVM 有哪些垃圾回收器？

在 jvm 中，實現(xiàn)了多種垃圾收集器，包括：

• 單線程垃圾收集器（Serial 和 Serial Old）。
• 多線程垃圾收集器（Parallel Scavenge 和 Parallel Old），JDK8默認。
• 并發(fā)垃圾收集器（ParNew 和 CMS）。
• 智能并發(fā)垃圾收集器（G1），JDK9默認。

我們根據(jù)新生代和老年代可以進行如下分類：

• 新生代收集器： Serial、ParNew、Parallel Scavenge。
• 老年代收集器： Serial Old、CMS、Parallel Old。
• 通用收集器： G1。

常用組合：Serial + Serial Old，Parallel Scavenge + Parallel Old，ParNew + CMS，G1（不需要組合）

4.1 單線程垃圾收集器

單線程垃圾收集器，也稱串行垃圾收集器，包含了兩個收集器：Serial 和 Serial Old，是指使用單線程進行垃圾回收，堆內(nèi)存較小，適合個人電腦。

• Serial： 作用于新生代，采用復制算法。
• Serial Old： 作用于老年代，采用標記-整理算法。

垃圾回收時，只有一個線程在工作，并且 Java 應用中的所有線程都要暫停（STW），等待垃圾回收的完成。

舉個例子，如下圖所示：

當前一個電腦里面有4核 CPU，綠色的線表示我們的程序在正常的運行，當?shù)竭_安全點后就會產(chǎn)生一個垃圾回收。這時候Serial 垃圾回收器會暫停其它線程，保留一個專門的線程來進行垃圾回收。等垃圾回收線程執(zhí)行完了垃圾回收之后，才能恢復運行程序的線程繼續(xù)運行。

4.2 多線程垃圾收集器

多線程垃圾收集器，也稱并行垃圾收集器，也包含了兩個收集器：Parallel New 和 Parallel Old。JDK8默認使用此垃圾回收器。

• Parallel New： 作用于新生代，采用復制算法。
• Parallel Old： 作用于老年代，采用標記-整理算法。

垃圾回收時，多個線程在工作，并且 Java 應用中的所有線程都要暫停（STW），等待垃圾回收的完成。

舉個例子，如下圖所示：

當前一個電腦里面有4核 CPU，對應的多個線程都在同時進行垃圾回收，對比我們剛才說的串行垃圾回收器，有更多的線程參與了垃圾回收。這個性能的確會更高一些，但是在進行垃圾回收的時候，依然也會進行線程的中斷（STW）。JDK8 默認使用這種垃圾回收器

4.3 并發(fā)垃圾收集器

并發(fā)垃圾收集器，也包含了兩個垃圾收集器：ParNew 和 CMS。CMS 全程 Concurrent Mark Sweep，是一款并發(fā)的、使用標記-清除算法的垃圾回收器。該回收器是針對老年代垃圾回收的，是一款以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器，停頓時間短，用戶體驗就好。其最大特點是在進行垃圾回收時，應用仍然能正常運行。

舉個例子，如下圖所示：

當前一個電腦里面有4核 CPU：

• 在進行垃圾回收的時候，首先它會有一個初始標記，這個標記就是使用我們之前講過的 “可達性分析算法” 來標記存活的對象的，這時候會進行 STW，即標記的時候其他線程會進行阻塞狀態(tài)。

• 然后再進行并發(fā)標記，重新標記。為了方便理解，我們看下面這張圖：

  

• 情況一：當我們的代碼在執(zhí)行過程中，有可能在并發(fā)標記完成之后，本來 X 被認為是一個垃圾對象，但是在并發(fā)標記階段的同時，我們的代碼是可以正常運行的，也有可能會出現(xiàn)新的引用，比如：A對象又去引用了 X對象。那這個時候 X對象就不能被回收了，所以說我們在這里有一個重新標記的階段。

• 情況二：比如說，在一開始標記的時候，當前的 D對象的確是一個存活的對象，JVM 在重新標記的過程中，B對象取消了對 D對象的引用，那么此時的 D對象就要把它作為一個垃圾對象進行回收。

以上兩種情況就體現(xiàn)了重新標記的重要作用，我們再回到并發(fā)垃圾收集器的回收過程：

• 重新標記完成之后，才真正進入到并發(fā)清理的階段。從圖中可以看到，并發(fā)清理的過程中，其他線程還是可以正常運行的。

關(guān)于并發(fā)垃圾收集器，主要關(guān)注點在于停頓時間短，記住這點即可。

4.4 G1垃圾收集器

由于 G1 垃圾收集器比較重要，也是面試官常問的內(nèi)容，我們單獨作為一個章節(jié)進行講解。

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五、G1垃圾收集器

G1垃圾收集器 是一種智能并發(fā)垃圾收集，應用于新生代和老年代，在 JDK9 之后默認使用 G1。

5.1 G1垃圾回收器的特點

• 在 G1 垃圾收集器中劃分了多個區(qū)域，每個區(qū)域都可以充當 Eden區(qū)、Survivor區(qū)、Old（老年代）、Humongous，其中 humongous 專為大對象準備。這里面并沒有之前的老年代和新生代的比例劃分，也沒有新生代中的比例劃分，每個區(qū)域都一樣，并且每個區(qū)域可以存儲各種對象，還專門增加了一個 humongous 區(qū)用來存儲大對象。
• 采用復制算法，沒有內(nèi)存碎片。
• 響應時間與吞吐量兼顧，即效率高的同時處理任務比較多。
• G1垃圾收集器在垃圾回收的過程中主要分為三個階段：新生代回收、并發(fā)標記、混合收集。如下圖所示：

• 如果并發(fā)失敗（或者說垃圾回收失敗，即回收速度趕不上創(chuàng)建新對象速度），會觸發(fā) FullGC。

以上就是 G1 垃圾回收器的特點了，下面我們就從 G1垃圾回收器的工作流程入手，進行了解。

5.2 垃圾回收的三個階段

1）Young Collection（新生代垃圾回收）

首先，我們來看一張圖：

這張圖表示了整個堆空間，我們把整個堆劃分成了大小相等的區(qū)域。其中的每個區(qū)域都可以作為我們剛才提到的 Eden區(qū)、Survivor區(qū)、Old（老年代）、Humongous。

• 初始時，所有區(qū)域都處于空閑狀態(tài)。
• 當創(chuàng)建對象時，就會挑出一些空閑區(qū)域作為 Eden區(qū)來存儲這些對象。比如下圖中就表明了幾個 E，這些就是我們的 Eden區(qū)：

• 隨著對象越來越多，堆中的 Eden區(qū)可能快要放滿了，這時就會觸發(fā)一個新生代的垃圾回收。

大家可能有疑問：還有這么多的空間不去存儲就開始垃圾回收了嘛？是這樣的，G1垃圾收集器中新生代的占比不是固定的，它是在 5% ~ 6% 之間波動，G1會自動進行調(diào)整。但是大家可以思考一下，既然新生代的大小是被限制的，不管怎么波動都會有限制，都會限制當前的 Eden 區(qū)的大小，我們就不能隨便地去創(chuàng)建新對象。所以說當我們的 Eden 區(qū)的數(shù)量達到一定程度后，它就會觸發(fā)一次 Eden 區(qū)的垃圾回收。它也是采用復制算法，即會使用 “可達性分析算法” 去標明哪些對象是存活下來的。把所有存活的對象進行標記之后，沒有標記的對象就成為垃圾了。G1就會將這些存活的對象用復制算法復制到 Survivor區(qū)中。

如下圖所示：

• 圖中的 s 其實就是 Survivor 區(qū)，經(jīng)過標記之后，將剩下的存活對象都復制到幸存者區(qū)，然后之前的 Eden 區(qū)就可以釋放掉了，如下圖所示：

大家注意，在標記的過程當中或者是剛剛復制的過程中，都需要暫停，即觸發(fā)一個 STW。不過因為我們幸存者的對象相對來說是比較少的，所以暫停時間也不會太長。

以上就是新生代的第一次垃圾回收。隨著時間的流逝，還會產(chǎn)生很多的對象，如下圖所示：

后續(xù)產(chǎn)生的對象都會分配到 Eden區(qū)，所以 Eden區(qū)的內(nèi)存就逐漸耗盡了。這時垃圾回收器就會把 Eden區(qū)中的幸存者對象和 Survivor區(qū)中的幸存者對象合并到一起，復制到一個新的幸存者區(qū)中。如下圖所示：

圖中出現(xiàn)了一個新的幸存者區(qū)，然后新的幸存者區(qū)和之前的幸存者區(qū)就會進行一次復制。

當然，這里還有一種情況，如果當前的幸存者區(qū)中有一些對象已經(jīng)超過了閾值，這些比較老的對象就會晉升到老年代中。也就是說，如果一個對象經(jīng)過了很多次的垃圾回收，它就會晉升到老年代，另外一部分幸存者區(qū)和伊甸園區(qū)中的幸存者對象就會復制到一個新的幸存者區(qū)中。這樣一來，伊甸園區(qū)和上一次的幸存者區(qū)就可以釋放了。

以上就是垃圾回收的第一個階段：年輕代的垃圾回收。下面我們進入第二個階段：并發(fā)的標記階段。

2）Young Collection + Concurrent Mark（年輕代垃圾回收+并發(fā)標記）

在當前的階段中有一個觸發(fā)條件：

• 當老年代占用內(nèi)存超過閾值（默認是45%）后，觸發(fā)并發(fā)標記，這時無需暫停用戶線程。

其實，在老年代中找到那些存活的對象，并且給它們加上標記，這個過程是并發(fā)執(zhí)行的，在此期間不會暫停用戶的線程。當然這個階段也有一次重新標記，需要處理那些漏標的對象，所以說還是需要一次 STW 的，即需要暫停用戶線程。這個就是并發(fā)標記的階段了。

并發(fā)標記完成以后，就可以進入到第三個階段了，也就是混合收集階段。

3）Mixed Collection（混合垃圾回收）

在混合收集階段，它并不是一次性收集了所有的老年代的內(nèi)存，那樣暫停的時間會比較長，達不到預期的暫停時間。在 JVM 里面設置了一個預期的暫停時間，比如暫停時間不能超過XXms，這個是可以設置的。為了讓老年代的垃圾回收不超過預期的時間，它并不是一次性把所有的老年代都進行回收，而是先挑選出回收價值比較高的對象。比如下圖中標紅的幾個老年代：

它們里面存活的對象數(shù)量比較少，所以回收的價值比較高，即進行少量的回收就可以獲得同樣的內(nèi)存空間。相反，其它的一些老年代對象因為存活對象比較多，回收的價值就比較低了。因此它會挑選回收價值比較高的老年代，連同我們的 Eden區(qū)和 Survivor區(qū)一起來做一次垃圾回收。這個就是混合收集（既包含了新生代的垃圾回收，也包含了老年代的垃圾回收）。

如下圖所示：

在混合收集階段中，Eden區(qū)和原有 Survivor區(qū)中存活的對象會復制到一個新的 Survivor區(qū)，而 Survivor區(qū)中到達一定挪動次數(shù)的存活對象和原有老年代中的存活對象會復制到一個新的老年代中。等混合收集完成之后，內(nèi)存就得到釋放了，如下圖所示：

復制完成，內(nèi)存得到釋放，這樣就完成了一次混合收集。

當然，混合收集可能要重復執(zhí)行多次。因為第一次我們在預期的時間內(nèi)可能會收到了剛才的三個老年代區(qū)，后續(xù)有可能再多執(zhí)行幾次混合收集，把剩下的老年代再重新標記，再將標記的內(nèi)存逐漸地釋放出來。這個就是我們第三階段的混合收集了。

當進行了多次混合收集之后，又會進入下一輪的新生代回收、并發(fā)標記、混合收集。

以上就是 G1 垃圾回收器的三個階段。JVM 里面還有可能出現(xiàn)并發(fā)失敗的情況，也就是我們垃圾回收的速度小于我們創(chuàng)建新對象的速度，此時就會觸發(fā)一次 FullGC，它的暫停時間就非常久了。但是經(jīng)歷了多次的 G1 垃圾回收器的三個階段回收，它們都是并發(fā)執(zhí)行的，用戶的暫停時間是比較短的。一般是不會觸發(fā) FullGC 的。

5.2 Humongous區(qū)

其實還有這里一個問題：如果說一個對象太大了，一個區(qū)域放不下的話，會存入到一個 Humongous區(qū)中。如果說一塊區(qū)域不夠的話，會分配一塊連續(xù)的區(qū)域進行存儲大對象，如下圖所示：

講到這里，G1 垃圾回收器就講完了，下面我們進行下總結(jié)。

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六、總結(jié)

詳細聊一下 G1 垃圾回收器：

• 應用于新生代和老年代，在 JDK9 之后默認使用 G1。
• 劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域都可以充當 Eden、Survivor、Old、Humongous 區(qū)，其中 Humongous 區(qū)專為大對象準備。
• 采用復制算法。
• 響應時間與吞吐量兼顧。
• 分成三個階段：新生代回收（STW）、并發(fā)標記（重新標記 STW）、混合收集。
• 如果并發(fā)失敗（即回收速度趕不上創(chuàng)建新對象速度），會觸發(fā) FullGC。

整理完畢，完結(jié)撒花~🌻

參考地址：

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