JVM垃圾收集器

JVM垃圾收集器是Java虚拟机（JVM）中负责自动回收不再使用的内存空间的组件。它的主要任务是识别并回收那些不再被程序引用的对象，从而避免内存泄漏和提高系统性能。

JVM提供了多种垃圾收集器，每种都有其特点和适用场景。以下是一些常见的JVM垃圾收集器：

• Serial Collector ：单线程收集器，适用于单核处理器或小型数据量的场景。它在垃圾收集时会暂停所有应用程序线程，因此可能会导致长时间的停顿。

• Parallel Collector ：多线程收集器，适用于多核处理器和中等数据量的场景。它可以并行地执行垃圾收集，以减少停顿时间。

• CMS (Concurrent Mark Sweep) Collector ：并发标记清除收集器，适用于需要低延迟的应用程序。它通过与应用程序线程同时运行来减少停顿时间，但可能会产生碎片化问题。

• G1 (Garbage-First) Collector ：面向大型堆的垃圾收集器，适用于具有大量内存的服务器应用程序。它采用分区的方式来管理堆内存，可以有效地处理大堆内存的垃圾收集需求。

• ZGC (Z Garbage Collector) ：可扩展的垃圾收集器，适用于具有大量内存的大型数据中心。它使用着色指针技术来减少垃圾收集的停顿时间。

什么是垃圾

垃圾是指那些在程序运行过程中没有任何指针指向的对象。这些对象不再被使用，因此占用的内存可以被释放和重新利用。

如何找到垃圾

在主流的商用程序语言中（Java和C#），都是使用根搜索算法判定对象是否存活的。
在可达性分析算法中，GC从一系列称为GC Roots的起点开始工作。这些GC Roots通常包括局部变量表中的引用、活动线程、静态字段等。从这些GC Roots开始，JVM会遍历所有对象，检查它们是否可达。这一过程可以采用深度优先搜索来实现，从一个GC Root出发，标记所有可达的对象，然后继续从下一个GC Root开始此过程，直到所有GC Roots都被检查过。

在JVM中，一个对象被判定为垃圾并最终被回收，需要经历两次标记的过程。具体如下：
第一次标记发生在可达性分析过程中。当GC从GC Roots开始遍历时，如果发现某个对象与GC Roots之间没有直接或间接的引用链，则该对象会被标记为不可达。对于这些不可达的对象，如果它们重写了finalize()方法并且该方法尚未执行，则会被加入到F-Queue队列中，等待Finalizer线程执行其finalize()方法。
第二次标记发生在finalize()方法执行之后。此时，如果对象仍然没有被重新引用，即没有新的引用指向它，那么它将被认定为真正的垃圾，并在随后的GC过程中被回收。
综上所述，这种“缓刑”机制确保了对象在最终被回收前有两次机会被检查和清理。第一次标记用于识别可能的垃圾对象并执行任何必要的清理工作，而第二次标记则是为了确认对象是否真的不再需要，从而可以安全地回收。这一过程帮助JVM有效地管理内存，确保不再使用的对象能够及时被清理，从而避免内存泄漏和提升系统性能。

对象引用

在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（StrongReference）、软引用（SoftReference）、弱引用（WeakReference）、虚引用（PhantomReference）四种，这四种引用强度依次逐渐减弱。

清除垃圾

JVM提供3种方法，清除垃圾对象：

• Mark-Sweep 标记清除算法 它分为两个阶段：标记和清除。在标记阶段，垃圾收集器会遍历所有的对象，标记出仍然被引用的对象。然后在清除阶段，它会回收那些没有被标记的对象所占用的内存空间。这种算法的缺点是它可能会导致内存碎片化。
• Copying 拷贝算法 将内存划分为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。当这个区域用完时，垃圾收集器会将存活的对象复制到另一个区域中，然后清空原来的区域。这种方法可以避免内存碎片化的问题，但需要额外的内存空间，并且复制操作可能会影响性能。
• Mark-Compact 标记压缩算法 这种算法结合了标记和压缩两个步骤。在标记阶段，它与标记清除算法相同，标记出存活的对象。然后在压缩阶段，它会移动所有存活的对象到内存的一端，从而消除了内存碎片。

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