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1、什么是垃圾回收
程序的运行必然需要申请内存，无效的对象资源如果不及时处理应付一直战胜内存资源，最终将导致内存溢出，所以对内存资源的管理非常重要。
1.1 C/C++语言的垃圾回收
C和CPP没有自动垃圾回收机制，是通过new关键字申请内存，通过delete关键字释放内存资源。如果程序员没有delete某些资源，一但过多最终可能会导致内存溢出。
1.2 Java语言的垃圾回收
为了让程序员更专注于代码的实现，而不用过多的考虑内存释放的问题，所以在Java语言中，有了自动的垃圾回收机制，也就是我们熟悉的GC．
有了垃圾回收机制，程序员只需要关心内存的申请，内存的释放会由系统自动完成。
所以自动垃圾回收的算法非常的重要，如果因为算法的不合理，导致内存资源一直没有释放，同样也可能会导致内存的溢出。
当然除了Java语言，Ｃ＃，python等语言也都有自动垃圾回收机制。
2、垃圾回收常见的算法
2.1 引用计数法
原理：假设有一个对象A，任何一个对象A的引用，那么对象A的引用器+1，当引用失败时，对象A的引用计数器就-1，如果对象A的计数器的值为0，就说明对象A没有引用了，可以被回收了。
优点：
实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时判断对象的计数器是否为0，就可以直接回收。
在垃圾回收过程中，应用无需挂起，如果申请内存时，内存不足，则立刻报outofmember错误。
区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。
缺点：
每次对象被引用时都需要去更新计数器，有一点时间开销。
浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。
无法解决循环引用问题。（最大的缺点）
什么是循环引用？
class TestA{
publci TestB b;
}
class TestB{
public TestA a;
}
public class Main{
public static void main(String[] args){
A a = new A();
B b = new B();
a.b=b;
b.a= a;
a = null;
b = null;
}
}
2.2 标记清除算法
原理：
优缺点
可以看到，票房清除算法解决了引用计数算法中的循环引用问题，没有root节点引用的对象都会被回收。
同样，票房清除算法也有缺点。
效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验非常差。
通过票房清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。
2.3 标记压缩算法
标记压缩算法是在标记清除算法的基础上，做了优化改进，和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后清理边界外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。
2.4 复制算法
复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。
如果内存中的垃圾对象多，需要复制的对象较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合。
2.4.1 JVM中年轻代内存空间
在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From"的Survivor区，Survivor区“To"是空的。
在紧接着进行GC，Eden 中所有戚的对象都会被复制到"To",而在"From"区中，仍戚的对象会根据他们的年龄来决定去向，年龄达到一定值 （年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置）的对象会被移动到年老代中，没有达到总工会的对象会被复制到"To"区域。
经过这个GC后，Eden区和From已经被清空，这个时候“From"和"To"会交换他们的角色，也就是新的“To"就是一次GC前的“From”，新的"From"就是上次GC前的“To",不管怎样，都会保证名为To的Survior区域是空的。
GC会一直重复这样的过程，直到"To"区被填满，“To"区被填满之后，会将所有的对象移动到年老代中。
2.5 分代算法
前面介绍了多种回收算法，每种算法都有优缺点，谁都无法替代谁，所以根据垃圾回收对象的特点进行选择，才是明知的选择。
分代算法其实就是这样的。根据回收对象的特点进行选择，在JVM中，年轻代适合适合手复制算法，老年适合使用票房清除或标记压缩算法。
3 垃圾收集器以及内存分配
3.3 CMS垃圾收集哭
CMS 全称 Concurrent Mark Sweep, 是一款迸发的，使用标记-清除算法的垃圾回收器，该回收器是针对老年代垃圾回收的，通过参数-XX:+UseConcMarkSweepGC进行设置。
CMS垃圾回收器的执行过程如下：
初始化标记（CMS-initial-mark) ，标记root,会导致stw;
迸发标记(CMS-concurrent-mark)， 与用户线程同时运行
预清理（CMS-concurrent-preclean)， 与用户线程同时运行
重新标记(CMS-remark)，会导致stw
并发清除（CMS-concurrnet-sweep) ， 与用户线程同时运行
调整堆大小，设置CMS在在清理之后进行内存压缩，目的是清理内存中的碎片
并发状态等待下次CMS触发（CMS-concurrent-reset)，与用户线程同时运行
3.4 G1垃圾收集器（重点）
G1垃圾收集器是在jdk 1.7 中正式使用的全新的垃圾收集器，oracle官方计划在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器，以替代CMS。
G1的设计原则 就是简化 JVM性能调优，开发人员只需要简单的三步即可完成调优：
第一步：开启G1 垃圾收集器
第二步：设置堆的最大内存
第三步：设置最大的停顿时间
G1 中提供了三种模式垃圾回收模式，Young GC、Mixed GC 和Full GC，在不同的条件触发。
3.4.1 原理
G1垃圾收集器对比其他收集器而言，最大的区别在于它取消了年轻代，老年代的物理划分，取而代之的是将堆为若干个区域（Region），这些区域中包含了有逻辑上的年轻代，老年代区域。
在G1的划分区域中，年轻代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象扶风到老年代或者Survivor空间，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另一个区域，完成了清理工作。
这意味着，在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩（至少是部分堆的压缩），这样也就不会有cms内存碎片问题存在了。
G1中，有一种特殊的区域，叫Humongous区域。
如果一个对象占用的空间超过了分区容量50%以上，G1收集器认为这是一个巨型对象。
这些巨型对象，默认直接会被分配在老年代，但是如果它是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响。
为了解决这个问题，G1 划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象，如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储，为了能找到连续H区，有时候不得不启动Full GC。
3.4.4 G1收集器相关参数
-XX:+ UseG1GC
使用G1垃圾收集器
-XX:MaxGCPauseMillis
设置期望达到的最大GC停顿时间指标（JVM会尽力实现，但不保证达到），默认值是200毫秒
-XX:G1HeapRegionSize=n
设置的G1区域的大小，值是2的幂，范围是1MB到32MB之间，目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048区域。
默认是堆内存的1/2000。
-XX:ParallelGCThreads=n
设置STW工作线程数的值，将N的值设置为逻辑处理器的数量。N的值与逻辑处理器的数量相同，最多为8.。
-XX:ConcGCThreads=n
设置并行标记的线程数。将N设置为并行垃圾回收线程数(ParallelGCThreads)的1/4左右。
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n
设置触发标记周期的Java堆占用率阈值，默认占用是整个Java堆的45%。
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails -Xmx256m
4.6 对于 G1垃圾收集器优化建议
年轻代大小
避免使用-Xmn 选项或-XX:NewRatio等其他相关选项电焊工设置年轻代大小。
固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标。
暂停时间目标不要太过严苛
G1 GC 吞吐量目标是 90% 的应用程序 时间和 10% 的垃圾回收时间