Java虛擬機(jī)中，數(shù)據(jù)類型可以分為兩類：基本類型和引用類型?；绢愋偷淖兞勘４嬖贾?，即：他代表的值就是數(shù)值本身；而引用類型的變量保存引用值。“引用值”代表了某個(gè)對(duì)象的引用，而不是對(duì)象本身，對(duì)象本身存放在這個(gè)引用值所表示的地址的位置。
基本類型包括：byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress
引用類型包括：類類型，接口類型和數(shù)組。
堆和棧是程序運(yùn)行的關(guān)鍵，很有必要把他們的關(guān)系說(shuō)清楚。
棧解決程序的運(yùn)行問(wèn)題，即程序如何執(zhí)行，或者說(shuō)如何處理數(shù)據(jù)；堆解決的是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題，即數(shù)據(jù)怎么放、放在哪兒。
在Java中一個(gè)線程就會(huì)相應(yīng)有一個(gè)線程棧與之對(duì)應(yīng)，這點(diǎn)很容易理解，因?yàn)椴煌木€程執(zhí)行邏輯有所不同，因此需要一個(gè)獨(dú)立的線程棧。而堆則是所有線程共享的。棧因?yàn)槭沁\(yùn)行單位，因此里面存儲(chǔ)的信息都是跟當(dāng)前線程（或程序）相關(guān)信息的。包括局部變量、程序運(yùn)行狀態(tài)、方法返回值等等；而堆只負(fù)責(zé)存儲(chǔ)對(duì)象信息。
第一，從軟件設(shè)計(jì)的角度看，棧代表了處理邏輯，而堆代表了數(shù)據(jù)。這樣分開(kāi)，使得處理邏輯更為清晰。分而治之的思想。這種隔離、模塊化的思想在軟件設(shè)計(jì)的方方面面都有體現(xiàn)。
第二，堆與棧的分離，使得堆中的內(nèi)容可以被多個(gè)棧共享（也可以理解為多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象）。這種共享的收益是很多的。一方面這種共享提供了一種有效的數(shù)據(jù)交互方式(如：共享內(nèi)存)，另一方面，堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問(wèn)，節(jié)省了空間。
第三，棧因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)的需要，比如保存系統(tǒng)運(yùn)行的上下文，需要進(jìn)行地址段的劃分。由于棧只能向上增長(zhǎng)，因此就會(huì)限制住棧存儲(chǔ)內(nèi)容的能力。而堆不同，堆中的對(duì)象是可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長(zhǎng)的，因此棧和堆的拆分，使得動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)成為可能，相應(yīng)棧中只需記錄堆中的一個(gè)地址即可。
第四，面向?qū)ο缶褪嵌押蜅５耐昝澜Y(jié)合。其實(shí)，面向?qū)ο蠓绞降某绦蚺c以前結(jié)構(gòu)化的程序在執(zhí)行上沒(méi)有任何區(qū)別。但是，面向?qū)ο蟮囊?，使得?duì)待問(wèn)題的思考方式發(fā)生了改變，而更接近于自然方式的思考。當(dāng)我們把對(duì)象拆開(kāi)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)象的屬性其實(shí)就是數(shù)據(jù)，存放在堆中；而對(duì)象的行為（方法），就是運(yùn)行邏輯，放在棧中。我們?cè)诰帉?xiě)對(duì)象的時(shí)候，其實(shí)即編寫(xiě)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也編寫(xiě)的處理數(shù)據(jù)的邏輯。不得不承認(rèn)，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，確實(shí)很美。
程序要運(yùn)行總是有一個(gè)起點(diǎn)的。同C語(yǔ)言一樣，java中的Main就是那個(gè)起點(diǎn)。無(wú)論什么java程序，找到main就找到了程序執(zhí)行的入口：）
堆中存的是對(duì)象。棧中存的是基本數(shù)據(jù)類型和堆中對(duì)象的引用。一個(gè)對(duì)象的大小是不可估計(jì)的，或者說(shuō)是可以動(dòng)態(tài)變化的，但是在棧中，一個(gè)對(duì)象只對(duì)應(yīng)了一個(gè)4btye的引用（堆棧分離的好處：））。
為什么不把基本類型放堆中呢？因?yàn)槠湔加玫目臻g一般是1~8個(gè)字節(jié)——需要空間比較少，而且因?yàn)槭腔绢愋?，所以不?huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的情況——長(zhǎng)度固定，因此棧中存儲(chǔ)就夠了，如果把他存在堆中是沒(méi)有什么意義的（還會(huì)浪費(fèi)空間，后面說(shuō)明）?？梢赃@么說(shuō)，基本類型和對(duì)象的引用都是存放在棧中，而且都是幾個(gè)字節(jié)的一個(gè)數(shù)，因此在程序運(yùn)行時(shí)，他們的處理方式是統(tǒng)一的。但是基本類型、對(duì)象引用和對(duì)象本身就有所區(qū)別了，因?yàn)橐粋€(gè)是棧中的數(shù)據(jù)一個(gè)是堆中的數(shù)據(jù)。最常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題就是，Java中參數(shù)傳遞時(shí)的問(wèn)題。
要說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，先要明確兩點(diǎn)：
1. 不要試圖與C進(jìn)行類比，Java中沒(méi)有指針的概念
2. 程序運(yùn)行永遠(yuǎn)都是在棧中進(jìn)行的，因而參數(shù)傳遞時(shí)，只存在傳遞基本類型和對(duì)象引用的問(wèn)題。不會(huì)直接傳對(duì)象本身。
明確以上兩點(diǎn)后。Java在方法調(diào)用傳遞參數(shù)時(shí)，因?yàn)闆](méi)有指針，所以它都是進(jìn)行傳值調(diào)用（這點(diǎn)可以參考C的傳值調(diào)用）。因此，很多書(shū)里面都說(shuō)Java是進(jìn)行傳值調(diào)用，這點(diǎn)沒(méi)有問(wèn)題，而且也簡(jiǎn)化的C中復(fù)雜性。
但是傳引用的錯(cuò)覺(jué)是如何造成的呢？在運(yùn)行棧中，基本類型和引用的處理是一樣的，都是傳值，所以，如果是傳引用的方法調(diào)用，也同時(shí)可以理解為“傳引用值”的傳值調(diào)用，即引用的處理跟基本類型是完全一樣的。但是當(dāng)進(jìn)入被調(diào)用方法時(shí)，被傳遞的這個(gè)引用的值，被程序解釋（或者查找）到堆中的對(duì)象，這個(gè)時(shí)候才對(duì)應(yīng)到真正的對(duì)象。如果此時(shí)進(jìn)行修改，修改的是引用對(duì)應(yīng)的對(duì)象，而不是引用本身，即：修改的是堆中的數(shù)據(jù)。所以這個(gè)修改是可以保持的了。
對(duì)象，從某種意義上說(shuō)，是由基本類型組成的。可以把一個(gè)對(duì)象看作為一棵樹(shù)，對(duì)象的屬性如果還是對(duì)象，則還是一顆樹(shù)（即非葉子節(jié)點(diǎn)），基本類型則為樹(shù)的葉子節(jié)點(diǎn)。程序參數(shù)傳遞時(shí)，被傳遞的值本身都是不能進(jìn)行修改的，但是，如果這個(gè)值是一個(gè)非葉子節(jié)點(diǎn)（即一個(gè)對(duì)象引用），則可以修改這個(gè)節(jié)點(diǎn)下面的所有內(nèi)容。
堆和棧中，棧是程序運(yùn)行最根本的東西。程序運(yùn)行可以沒(méi)有堆，但是不能沒(méi)有棧。而堆是為棧進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，說(shuō)白了堆就是一塊共享的內(nèi)存。不過(guò)，正是因?yàn)槎押蜅５姆蛛x的思想，才使得Java的垃圾回收成為可能。
基本數(shù)據(jù)的類型的大小是固定的，這里就不多說(shuō)了。對(duì)于非基本類型的Java對(duì)象，其大小就值得商榷。
在Java中，一個(gè)空Object對(duì)象的大小是8byte，這個(gè)大小只是保存堆中一個(gè)沒(méi)有任何屬性的對(duì)象的大小?？聪旅嬲Z(yǔ)句：
Object ob = new Object();
這樣在程序中完成了一個(gè)Java對(duì)象的生命，但是它所占的空間為：4byte+8byte。4byte是上面部分所說(shuō)的Java棧中保存引用的所需要的空間。而那8byte則是Java堆中對(duì)象的信息。因?yàn)樗械腏ava非基本類型的對(duì)象都需要默認(rèn)繼承Object對(duì)象，因此不論什么樣的Java對(duì)象，其大小都必須是大于8byte。
有了Object對(duì)象的大小，我們就可以計(jì)算其他對(duì)象的大小了。
Class NewObject {
int count;
boolean flag;
Object ob;
}
其大小為：空對(duì)象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte。但是因?yàn)镴ava在對(duì)對(duì)象內(nèi)存分配時(shí)都是以8的整數(shù)倍來(lái)分，因此大于17byte的最接近8的整數(shù)倍的是24，因此此對(duì)象的大小為24byte。
這里需要注意一下基本類型的包裝類型的大小。因?yàn)檫@種包裝類型已經(jīng)成為對(duì)象了，因此需要把他們作為對(duì)象來(lái)看待。包裝類型的大小至少是12byte（聲明一個(gè)空Object至少需要的空間），而且12byte沒(méi)有包含任何有效信息，同時(shí)，因?yàn)镴ava對(duì)象大小是8的整數(shù)倍，因此一個(gè)基本類型包裝類的大小至少是16byte。這個(gè)內(nèi)存占用是很恐怖的，它是使用基本類型的N倍（N>2），有些類型的內(nèi)存占用更是夸張（隨便想下就知道了）。因此，可能的話應(yīng)盡量少使用包裝類。在JDK5.0以后，因?yàn)榧尤肓俗詣?dòng)類型裝換，因此，Java虛擬機(jī)會(huì)在存儲(chǔ)方面進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。
對(duì)象引用類型分為強(qiáng)引用、軟引用、弱引用和虛引用。
強(qiáng)引用:就是我們一般聲明對(duì)象是時(shí)虛擬機(jī)生成的引用，強(qiáng)引用環(huán)境下，垃圾回收時(shí)需要嚴(yán)格判斷當(dāng)前對(duì)象是否被強(qiáng)引用，如果被強(qiáng)引用，則不會(huì)被垃圾回收
軟引用:軟引用一般被做為緩存來(lái)使用。與強(qiáng)引用的區(qū)別是，軟引用在垃圾回收時(shí)，虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的剩余內(nèi)存來(lái)決定是否對(duì)軟引用進(jìn)行回收。如果剩余內(nèi)存比較緊張，則虛擬機(jī)會(huì)回收軟引用所引用的空間；如果剩余內(nèi)存相對(duì)富裕，則不會(huì)進(jìn)行回收。換句話說(shuō)，虛擬機(jī)在發(fā)生OutOfMemory時(shí)，肯定是沒(méi)有軟引用存在的。
弱引用:弱引用與軟引用類似，都是作為緩存來(lái)使用。但與軟引用不同，弱引用在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，是一定會(huì)被回收掉的，因此其生命周期只存在于一個(gè)垃圾回收周期內(nèi)。
可以從不同的的角度去劃分垃圾回收算法：
引用計(jì)數(shù)（Reference Counting）:
比較古老的回收算法。原理是此對(duì)象有一個(gè)引用，即增加一個(gè)計(jì)數(shù)，刪除一個(gè)引用則減少一個(gè)計(jì)數(shù)。垃圾回收時(shí)，只用收集計(jì)數(shù)為0的對(duì)象。此算法最致命的是無(wú)法處理循環(huán)引用的問(wèn)題。
標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）:
此算法執(zhí)行分兩階段。第一階段從引用根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記所有被引用的對(duì)象，第二階段遍歷整個(gè)堆，把未標(biāo)記的對(duì)象清除。此算法需要暫停整個(gè)應(yīng)用，同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
復(fù)制（Copying）:
此算法把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾回收時(shí)，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中。次算法每次只處理正在使用中的對(duì)象，因此復(fù)制成本比較小，同時(shí)復(fù)制過(guò)去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不會(huì)出現(xiàn)“碎片”問(wèn)題。當(dāng)然，此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是需要兩倍內(nèi)存空間。
標(biāo)記-整理（Mark-Compact）:
此算法結(jié)合了“標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)。也是分兩階段，第一階段從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記所有被引用對(duì)象，第二階段遍歷整個(gè)堆，把清除未標(biāo)記對(duì)象并且把存活對(duì)象“壓縮”到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問(wèn)題，同時(shí)也避免了“復(fù)制”算法的空間問(wèn)題。
增量收集（Incremental Collecting）:實(shí)時(shí)垃圾回收算法，即：在應(yīng)用進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器沒(méi)有使用這種算法的。
分代收集（Generational Collecting）:基于對(duì)對(duì)象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把對(duì)象分為年青代、年老代、持久代，對(duì)不同生命周期的對(duì)象使用不同的算法（上述方式中的一個(gè)）進(jìn)行回收?，F(xiàn)在的垃圾回收器（從J2SE1.2開(kāi)始）都是使用此算法的。
串行收集:串行收集使用單線程處理所有垃圾回收工作，因?yàn)闊o(wú)需多線程交互，實(shí)現(xiàn)容易，而且效率比較高。但是，其局限性也比較明顯，即無(wú)法使用多處理器的優(yōu)勢(shì)，所以此收集適合單處理器機(jī)器。當(dāng)然，此收集器也可以用在小數(shù)據(jù)量（100M左右）情況下的多處理器機(jī)器上。
并行收集:并行收集使用多線程處理垃圾回收工作，因而速度快，效率高。而且理論上CPU數(shù)目越多，越能體現(xiàn)出并行收集器的優(yōu)勢(shì)。
如何區(qū)分垃圾
上面說(shuō)到的“引用計(jì)數(shù)”法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)控制生成對(duì)象和刪除對(duì)象時(shí)的引用數(shù)來(lái)判斷。垃圾回收程序收集計(jì)數(shù)為0的對(duì)象即可。但是這種方法無(wú)法解決循環(huán)引用。所以，后來(lái)實(shí)現(xiàn)的垃圾判斷算法中，都是從程序運(yùn)行的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，遍歷整個(gè)對(duì)象引用，查找存活的對(duì)象。那么在這種方式的實(shí)現(xiàn)中，垃圾回收從哪兒開(kāi)始的呢？即，從哪兒開(kāi)始查找哪些對(duì)象是正在被當(dāng)前系統(tǒng)使用的。上面分析的堆和棧的區(qū)別，其中棧是真正進(jìn)行程序執(zhí)行地方，所以要獲取哪些對(duì)象正在被使用，則需要從Java棧開(kāi)始。同時(shí)，一個(gè)棧是與一個(gè)線程對(duì)應(yīng)的，因此，如果有多個(gè)線程的話，則必須對(duì)這些線程對(duì)應(yīng)的所有的棧進(jìn)行檢查。
同時(shí)，除了棧外，還有系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的寄存器等，也是存儲(chǔ)程序運(yùn)行數(shù)據(jù)的。這樣，以棧或寄存器中的引用為起點(diǎn)，我們可以找到堆中的對(duì)象，又從這些對(duì)象找到對(duì)堆中其他對(duì)象的引用，這種引用逐步擴(kuò)展，最終以null引用或者基本類型結(jié)束，這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對(duì)應(yīng)的對(duì)象為根節(jié)點(diǎn)的一顆對(duì)象樹(shù)，如果棧中有多個(gè)引用，則最終會(huì)形成多顆對(duì)象樹(shù)。在這些對(duì)象樹(shù)上的對(duì)象，都是當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行所需要的對(duì)象，不能被垃圾回收。而其他剩余對(duì)象，則可以視為無(wú)法被引用到的對(duì)象，可以被當(dāng)做垃圾進(jìn)行回收。
因此，垃圾回收的起點(diǎn)是一些根對(duì)象（java棧, 靜態(tài)變量, 寄存器...）。而最簡(jiǎn)單的Java棧就是Java程序執(zhí)行的main函數(shù)。這種回收方式，也是上面提到的“標(biāo)記-清除”的回收方式
由于不同Java對(duì)象存活時(shí)間是不一定的，因此，在程序運(yùn)行一段時(shí)間以后，如果不進(jìn)行內(nèi)存整理，就會(huì)出現(xiàn)零散的內(nèi)存碎片。碎片最直接的問(wèn)題就是會(huì)導(dǎo)致無(wú)法分配大塊的內(nèi)存空間，以及程序運(yùn)行效率降低。所以，在上面提到的基本垃圾回收算法中，“復(fù)制”方式和“標(biāo)記-整理”方式，都可以解決碎片的問(wèn)題。
垃圾回收線程是回收內(nèi)存的，而程序運(yùn)行線程則是消耗（或分配）內(nèi)存的，一個(gè)回收內(nèi)存，一個(gè)分配內(nèi)存，從這點(diǎn)看，兩者是矛盾的。因此，在現(xiàn)有的垃圾回收方式中，要進(jìn)行垃圾回收前，一般都需要暫停整個(gè)應(yīng)用（即：暫停內(nèi)存的分配），然后進(jìn)行垃圾回收，回收完成后再繼續(xù)應(yīng)用。這種實(shí)現(xiàn)方式是最直接，而且最有效的解決二者矛盾的方式。
分代的垃圾回收策略，是基于這樣一個(gè)事實(shí)：不同的對(duì)象的生命周期是不一樣的。因此，不同生命周期的對(duì)象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。
在Java程序運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的對(duì)象，其中有些對(duì)象是與業(yè)務(wù)信息相關(guān)，比如Http請(qǐng)求中的Session對(duì)象、線程、Socket連接，這類對(duì)象跟業(yè)務(wù)直接掛鉤，因此生命周期比較長(zhǎng)。但是還有一些對(duì)象，主要是程序運(yùn)行過(guò)程中生成的臨時(shí)變量，這些對(duì)象生命周期會(huì)比較短，比如：String對(duì)象，由于其不變類的特性，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的這些對(duì)象，有些對(duì)象甚至只用一次即可回收。
試想，在不進(jìn)行對(duì)象存活時(shí)間區(qū)分的情況下，每次垃圾回收都是對(duì)整個(gè)堆空間進(jìn)行回收，花費(fèi)時(shí)間相對(duì)會(huì)長(zhǎng)，同時(shí)，因?yàn)槊看位厥斩夹枰闅v所有存活對(duì)象，但實(shí)際上，對(duì)于生命周期長(zhǎng)的對(duì)象而言，這種遍歷是沒(méi)有效果的，因?yàn)榭赡苓M(jìn)行了很多次遍歷，但是他們依舊存在。因此，分代垃圾回收采用分治的思想，進(jìn)行代的劃分，把不同生命周期的對(duì)象放在不同代上，不同代上采用最適合它的垃圾回收方式進(jìn)行回收。
如圖所示：
虛擬機(jī)中的共劃分為三個(gè)代：年輕代（Young Generation）、年老點(diǎn)（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。其中持久代主要存放的是Java類的類信息，與垃圾收集要收集的Java對(duì)象關(guān)系不大。年輕代和年老代的劃分是對(duì)垃圾收集影響比較大的。
年輕代:
所有新生成的對(duì)象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標(biāo)就是盡可能快速的收集掉那些生命周期短的對(duì)象。年輕代分三個(gè)區(qū)。一個(gè)Eden區(qū)，兩個(gè)Survivor區(qū)(一般而言)。大部分對(duì)象在Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時(shí)，還存活的對(duì)象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個(gè)中的一個(gè)），當(dāng)這個(gè)Survivor區(qū)滿時(shí)，此區(qū)的存活對(duì)象將被復(fù)制到另外一個(gè)Survivor區(qū)，當(dāng)這個(gè)Survivor去也滿了的時(shí)候，從第一個(gè)Survivor區(qū)復(fù)制過(guò)來(lái)的并且此時(shí)還存活的對(duì)象，將被復(fù)制“年老區(qū)(Tenured)”。需要注意，Survivor的兩個(gè)區(qū)是對(duì)稱的，沒(méi)先后關(guān)系，所以同一個(gè)區(qū)中可能同時(shí)存在從Eden復(fù)制過(guò)來(lái) 對(duì)象，和從前一個(gè)Survivor復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個(gè)Survivor去過(guò)來(lái)的對(duì)象。而且，Survivor區(qū)總有一個(gè)是空的。同時(shí)，根據(jù)程序需要，Survivor區(qū)是可以配置為多個(gè)的（多于兩個(gè)），這樣可以增加對(duì)象在年輕代中的存在時(shí)間，減少被放到年老代的可能。
年老代:
在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。
持久代:
用于存放靜態(tài)文件，如今Java類、方法等。持久代對(duì)垃圾回收沒(méi)有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動(dòng)態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate等，在這種時(shí)候需要設(shè)置一個(gè)比較大的持久代空間來(lái)存放這些運(yùn)行過(guò)程中新增的類。持久代大小通過(guò)-XX:MaxPermSize=<N>進(jìn)行設(shè)置。
由于對(duì)象進(jìn)行了分代處理，因此垃圾回收區(qū)域、時(shí)間也不一樣。GC有兩種類型：Scavenge GC和Full GC。
Scavenge GC
一般情況下，當(dāng)新對(duì)象生成，并且在Eden申請(qǐng)空間失敗時(shí)，就會(huì)觸發(fā)Scavenge GC，對(duì)Eden區(qū)域進(jìn)行GC，清除非存活對(duì)象，并且把尚且存活的對(duì)象移動(dòng)到Survivor區(qū)。然后整理Survivor的兩個(gè)區(qū)。這種方式的GC是對(duì)年輕代的Eden區(qū)進(jìn)行，不會(huì)影響到年老代。因?yàn)榇蟛糠謱?duì)象都是從Eden區(qū)開(kāi)始的，同時(shí)Eden區(qū)不會(huì)分配的很大，所以Eden區(qū)的GC會(huì)頻繁進(jìn)行。因而，一般在這里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能盡快空閑出來(lái)。
Full GC
· 年老代（Tenured）被寫(xiě)滿
· 持久代（Perm）被寫(xiě)滿
· System.gc()被顯示調(diào)用
串行收集器
用單線程處理所有垃圾回收工作，因?yàn)闊o(wú)需多線程交互，所以效率比較高。但是，也無(wú)法使用多處理器的優(yōu)勢(shì)，所以此收集器適合單處理器機(jī)器。當(dāng)然，此收集器也可以用在小數(shù)據(jù)量（100M左右）情況下的多處理器機(jī)器上?？梢允褂?XX:+UseSerialGC打開(kāi)。
并行收集器
對(duì)年輕代進(jìn)行并行垃圾回收，因此可以減少垃圾回收時(shí)間。一般在多線程多處理器機(jī)器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打開(kāi)。并行收集器在J2SE5.0第六6更新上引入，在Java SE6.0中進(jìn)行了增強(qiáng)--可以對(duì)年老代進(jìn)行并行收集。如果年老代不使用并發(fā)收集的話，默認(rèn)是使用單線程進(jìn)行垃圾回收，因此會(huì)制約擴(kuò)展能力。使用-XX:+UseParallelOldGC打開(kāi)。
使用-XX:ParallelGCThreads=<N>設(shè)置并行垃圾回收的線程數(shù)。此值可以設(shè)置與機(jī)器處理器數(shù)量相等。
此收集器可以進(jìn)行如下配置：
最大垃圾回收暫停:指定垃圾回收時(shí)的最長(zhǎng)暫停時(shí)間，通過(guò)-XX:MaxGCPauseMillis=<N>指定。<N>為毫秒.如果指定了此值的話，堆大小和垃圾回收相關(guān)參數(shù)會(huì)進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到指定值。設(shè)定此值可能會(huì)減少應(yīng)用的吞吐量。
吞吐量:吞吐量為垃圾回收時(shí)間與非垃圾回收時(shí)間的比值，通過(guò)-XX:GCTimeRatio=<N>來(lái)設(shè)定，公式為1/（1+N）。例如，-XX:GCTimeRatio=19時(shí)，表示5%的時(shí)間用于垃圾回收。默認(rèn)情況為99，即1%的時(shí)間用于垃圾回收。
并發(fā)收集器
可以保證大部分工作都并發(fā)進(jìn)行（應(yīng)用不停止），垃圾回收只暫停很少的時(shí)間，此收集器適合對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求比較高的中、大規(guī)模應(yīng)用。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打開(kāi)。
并發(fā)收集器主要減少年老代的暫停時(shí)間，他在應(yīng)用不停止的情況下使用獨(dú)立的垃圾回收線程，跟蹤可達(dá)對(duì)象。在每個(gè)年老代垃圾回收周期中，在收集初期并發(fā)收集器 會(huì)對(duì)整個(gè)應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)短的暫停，在收集中還會(huì)再暫停一次。第二次暫停會(huì)比第一次稍長(zhǎng)，在此過(guò)程中多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行垃圾回收工作。
并發(fā)收集器使用處理器換來(lái)短暫的停頓時(shí)間。在一個(gè)N個(gè)處理器的系統(tǒng)上，并發(fā)收集部分使用K/N個(gè)可用處理器進(jìn)行回收，一般情況下1<=K<=N/4。
在只有一個(gè)處理器的主機(jī)上使用并發(fā)收集器，設(shè)置為incremental mode模式也可獲得較短的停頓時(shí)間。
浮動(dòng)垃圾：由于在應(yīng)用運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收，所以有些垃圾可能在垃圾回收進(jìn)行完成時(shí)產(chǎn)生，這樣就造成了“Floating Garbage”，這些垃圾需要在下次垃圾回收周期時(shí)才能回收掉。所以，并發(fā)收集器一般需要20%的預(yù)留空間用于這些浮動(dòng)垃圾。
Concurrent Mode Failure：并發(fā)收集器在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)進(jìn)行收集，所以需要保證堆在垃圾回收的這段時(shí)間有足夠的空間供程序使用，否則，垃圾回收還未完成，堆空間先滿了。這種情況下將會(huì)發(fā)生“并發(fā)模式失敗”，此時(shí)整個(gè)應(yīng)用將會(huì)暫停，進(jìn)行垃圾回收。
啟動(dòng)并發(fā)收集器：因?yàn)椴l(fā)收集在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)進(jìn)行收集，所以必須保證收集完成之前有足夠的內(nèi)存空間供程序使用，否則會(huì)出現(xiàn)“Concurrent Mode Failure”。通過(guò)設(shè)置-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>指定還有多少剩余堆時(shí)開(kāi)始執(zhí)行并發(fā)收集
串行處理器：
--適用情況：數(shù)據(jù)量比較?。?00M左右）；單處理器下并且對(duì)響應(yīng)時(shí)間無(wú)要求的應(yīng)用。
--缺點(diǎn)：只能用于小型應(yīng)用
并行處理器：
--適用情況：“對(duì)吞吐量有高要求”，多CPU、對(duì)應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間無(wú)要求的中、大型應(yīng)用。舉例：后臺(tái)處理、科學(xué)計(jì)算。
--缺點(diǎn)：垃圾收集過(guò)程中應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間可能加長(zhǎng)
并發(fā)處理器：
--適用情況：“對(duì)響應(yīng)時(shí)間有高要求”，多CPU、對(duì)應(yīng)用響應(yīng)時(shí)間有較高要求的中、大型應(yīng)用。舉例：Web服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器、電信交換、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。
以下配置主要針對(duì)分代垃圾回收算法而言。
年輕代的設(shè)置很關(guān)鍵
JVM中最大堆大小有三方面限制：相關(guān)操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型（32-bt還是64-bit）限制；系統(tǒng)的可用虛擬內(nèi)存限制；系統(tǒng)的可用物理內(nèi)存限制。32位系統(tǒng)下，一般限制在1.5G~2G；64為操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存無(wú)限制。在Windows Server 2003 系統(tǒng)，3.5G物理內(nèi)存，JDK5.0下測(cè)試，最大可設(shè)置為1478m。
典型設(shè)置：
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g –Xss128k
-Xmx3550m：設(shè)置JVM最大可用內(nèi)存為3550M。
-Xms3550m：設(shè)置JVM促使內(nèi)存為3550m。此值可以設(shè)置與-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配內(nèi)存。
-Xmn2g：設(shè)置年輕代大小為2G。整個(gè)堆大小=年輕代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小為64m，所以增大年輕代后，將會(huì)減小年老代大小。此值對(duì)系統(tǒng)性能影響較大，Sun官方推薦配置為整個(gè)堆的3/8。
-Xss128k：設(shè)置每個(gè)線程的堆棧大小。JDK5.0以后每個(gè)線程堆棧大小為1M，以前每個(gè)線程堆棧大小為256K。更具應(yīng)用的線程所需內(nèi)存大小進(jìn)行調(diào)整。在相同物理內(nèi)存下，減小這個(gè)值能生成更多的線程。但是操作系統(tǒng)對(duì)一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線程數(shù)還是有限制的，不能無(wú)限生成，經(jīng)驗(yàn)值在3000~5000左右。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0
-XX:NewRatio=4:設(shè)置年輕代（包括Eden和兩個(gè)Survivor區(qū)）與年老代的比值（除去持久代）。設(shè)置為4，則年輕代與年老代所占比值為1：4，年輕代占整個(gè)堆棧的1/5
-XX:SurvivorRatio=4：設(shè)置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的大小比值。設(shè)置為4，則兩個(gè)Survivor區(qū)與一個(gè)Eden區(qū)的比值為2:4，一個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代的1/6
-XX:MaxPermSize=16m:設(shè)置持久代大小為16m。
-XX:MaxTenuringThreshold=0：設(shè)置垃圾最大年齡。如果設(shè)置為0的話，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過(guò)Survivor區(qū)，直接進(jìn)入年老代。對(duì)于年老代比較多的應(yīng)用，可以提高效率。如果將此值設(shè)置為一個(gè)較大值，則年輕代對(duì)象會(huì)在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制，這樣可以增加對(duì)象再年輕代的存活時(shí)間，增加在年輕代即被回收的概論。
JVM給了三種選擇：串行收集器、并行收集器、并發(fā)收集器，但是串行收集器只適用于小數(shù)據(jù)量的情況，所以這里的選擇主要針對(duì)并行收集器和并發(fā)收集器。默認(rèn)情況下，JDK5.0以前都是使用串行收集器，如果想使用其他收集器需要在啟動(dòng)時(shí)加入相應(yīng)參數(shù)。JDK5.0以后，JVM會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)配置進(jìn)行判斷。
吞吐量?jī)?yōu)先的并行收集器
如上文所述，并行收集器主要以到達(dá)一定的吞吐量為目標(biāo)，適用于科學(xué)技術(shù)和后臺(tái)處理等。
典型配置：
java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20
-XX:+UseParallelGC：選擇垃圾收集器為并行收集器。此配置僅對(duì)年輕代有效。即上述配置下，年輕代使用并發(fā)收集，而年老代仍舊使用串行收集。
-XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的線程數(shù)，即：同時(shí)多少個(gè)線程一起進(jìn)行垃圾回收。此值最好配置與處理器數(shù)目相等。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseParallelOldGC
-XX:+UseParallelOldGC：配置年老代垃圾收集方式為并行收集。JDK6.0支持對(duì)年老代并行收集。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100
-XX:MaxGCPauseMillis=100:設(shè)置每次年輕代垃圾回收的最長(zhǎng)時(shí)間，如果無(wú)法滿足此時(shí)間，JVM會(huì)自動(dòng)調(diào)整年輕代大小，以滿足此值。
n java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：設(shè)置此選項(xiàng)后，并行收集器會(huì)自動(dòng)選擇年輕代區(qū)大小和相應(yīng)的Survivor區(qū)比例，以達(dá)到目標(biāo)系統(tǒng)規(guī)定的最低相應(yīng)時(shí)間或者收集頻率等，此值建議使用并行收集器時(shí)，一直打開(kāi)。
響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的并發(fā)收集器
如上文所述，并發(fā)收集器主要是保證系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，減少垃圾收集時(shí)的停頓時(shí)間。適用于應(yīng)用服務(wù)器、電信領(lǐng)域等。
典型配置：
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:ParallelGCThreads=20 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC：設(shè)置年老代為并發(fā)收集。測(cè)試中配置這個(gè)以后，-XX:NewRatio=4的配置失效了，原因不明。所以，此時(shí)年輕代大小最好用-Xmn設(shè)置。
-XX:+UseParNewGC: 設(shè)置年輕代為并行收集?？膳cCMS收集同時(shí)使用。JDK5.0以上，JVM會(huì)根據(jù)系統(tǒng)配置自行設(shè)置，所以無(wú)需再設(shè)置此值。
java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：由于并發(fā)收集器不對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理，所以運(yùn)行一段時(shí)間以后會(huì)產(chǎn)生“碎片”，使得運(yùn)行效率降低。此值設(shè)置運(yùn)行多少次GC以后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理。
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開(kāi)對(duì)年老代的壓縮?？赡軙?huì)影響性能，但是可以消除碎片
JVM提供了大量命令行參數(shù)，打印信息，供調(diào)試使用。主要有以下一些：
-XX:+PrintGC：輸出形式：[GC 118250K->113543K(130112K), 0.0094143 secs] [Full GC 121376K->10414K(130112K), 0.0650971 secs]
-XX:+PrintGCDetails：輸出形式：[GC [DefNew: 8614K->781K(9088K), 0.0123035 secs] 118250K->113543K(130112K), 0.0124633 secs] [GC [DefNew: 8614K->8614K(9088K), 0.0000665 secs][Tenured: 112761K->10414K(121024K), 0.0433488 secs] 121376K->10414K(130112K), 0.0436268 secs]
-XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGC：PrintGCTimeStamps可與上面兩個(gè)混合使用
輸出形式：11.851: [GC 98328K->93620K(130112K), 0.0082960 secs]
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime：打印每次垃圾回收前，程序未中斷的執(zhí)行時(shí)間。可與上面混合使用。輸出形式：Application time: 0.5291524 seconds
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime：打印垃圾回收期間程序暫停的時(shí)間。可與上面混合使用。輸出形式：Total time for which application threads were stopped: 0.0468229 seconds
-XX:PrintHeapAtGC: 打印GC前后的詳細(xì)堆棧信息。輸出形式：
34.702: [GC {Heap before gc invocations=7:
def new generation total 55296K, used 52568K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K, 99% used [0x1ebd0000, 0x21bce430, 0x21bd0000)
from space 6144K, 55% used [0x221d0000, 0x22527e10, 0x227d0000)
to space 6144K, 0% used [0x21bd0000, 0x21bd0000, 0x221d0000)
tenured generation total 69632K, used 2696K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K, 3% used [0x227d0000, 0x22a720f8, 0x22a72200, 0x26bd0000)
compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
34.735: [DefNew: 52568K->3433K(55296K), 0.0072126 secs] 55264K->6615K(124928K)Heap after gc invocations=8:
def new generation total 55296K, used 3433K [0x1ebd0000, 0x227d0000, 0x227d0000)
eden space 49152K, 0% used [0x1ebd0000, 0x1ebd0000, 0x21bd0000)
from space 6144K, 55% used [0x21bd0000, 0x21f2a5e8, 0x221d0000)
to space 6144K, 0% used [0x221d0000, 0x221d0000, 0x227d0000)
tenured generation total 69632K, used 3182K [0x227d0000, 0x26bd0000, 0x26bd0000)
the space 69632K, 4% used [0x227d0000, 0x22aeb958, 0x22aeba00, 0x26bd0000)
compacting perm gen total 8192K, used 2898K [0x26bd0000, 0x273d0000, 0x2abd0000)
the space 8192K, 35% used [0x26bd0000, 0x26ea4ba8, 0x26ea4c00, 0x273d0000)
ro space 8192K, 66% used [0x2abd0000, 0x2b12bcc0, 0x2b12be00, 0x2b3d0000)
rw space 12288K, 46% used [0x2b3d0000, 0x2b972060, 0x2b972200, 0x2bfd0000)
}
, 0.0757599 secs]
堆設(shè)置
-Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆大小
-XX:NewSize=n:設(shè)置年輕代大小
-XX:NewRatio=n:設(shè)置年輕代和年老代的比值。如:為3，表示年輕代與年老代比值為1：3，年輕代占整個(gè)年輕代年老代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區(qū)與兩個(gè)Survivor區(qū)的比值。注意Survivor區(qū)有兩個(gè)。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一個(gè)Survivor區(qū)占整個(gè)年輕代的1/5
-XX:MaxPermSize=n:設(shè)置持久代大小
收集器設(shè)置
-XX:+UseSerialGC:設(shè)置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:設(shè)置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:設(shè)置并行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:設(shè)置并發(fā)收集器
垃圾回收統(tǒng)計(jì)信息
-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename
并行收集器設(shè)置
-XX:ParallelGCThreads=n:設(shè)置并行收集器收集時(shí)使用的CPU數(shù)。并行收集線程數(shù)。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:設(shè)置并行收集最大暫停時(shí)間
-XX:GCTimeRatio=n:設(shè)置垃圾回收時(shí)間占程序運(yùn)行時(shí)間的百分比。公式為1/(1+n)
并發(fā)收集器設(shè)置
-XX:+CMSIncrementalMode:設(shè)置為增量模式。適用于單CPU情況。
-XX:ParallelGCThreads=n:設(shè)置并發(fā)收集器年輕代收集方式為并行收集時(shí)，使用的CPU數(shù)。并行收集線程數(shù)。
年輕代大小選擇
響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的應(yīng)用：盡可能設(shè)大，直到接近系統(tǒng)的最低響應(yīng)時(shí)間限制（根據(jù)實(shí)際情況選擇）。在此種情況下，年輕代收集發(fā)生的頻率也是最小的。同時(shí)，減少到達(dá)年老代的對(duì)象。
吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用：盡可能的設(shè)置大，可能到達(dá)Gbit的程度。因?yàn)閷?duì)響應(yīng)時(shí)間沒(méi)有要求，垃圾收集可以并行進(jìn)行，一般適合8CPU以上的應(yīng)用。
年老代大小選擇
響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的應(yīng)用：年老代使用并發(fā)收集器，所以其大小需要小心設(shè)置，一般要考慮并發(fā)會(huì)話率和會(huì)話持續(xù)時(shí)間等一些參數(shù)。如果堆設(shè)置小了，可以會(huì)造成內(nèi)存碎片、高回收頻率以及應(yīng)用暫停而使用傳統(tǒng)的標(biāo)記清除方式；如果堆大了，則需要較長(zhǎng)的收集時(shí)間。最優(yōu)化的方案，一般需要參考以下數(shù)據(jù)獲得：
1. 并發(fā)垃圾收集信息
2. 持久代并發(fā)收集次數(shù)
3. 傳統(tǒng)GC信息
4. 花在年輕代和年老代回收上的時(shí)間比例
減少年輕代和年老代花費(fèi)的時(shí)間，一般會(huì)提高應(yīng)用的效率
吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用
一般吞吐量?jī)?yōu)先的應(yīng)用都有一個(gè)很大的年輕代和一個(gè)較小的年老代。原因是，這樣可以盡可能回收掉大部分短期對(duì)象，減少中期的對(duì)象，而年老代盡存放長(zhǎng)期存活對(duì)象。
較小堆引起的碎片問(wèn)題
因?yàn)槟昀洗牟l(fā)收集器使用標(biāo)記、清除算法，所以不會(huì)對(duì)堆進(jìn)行壓縮。當(dāng)收集器回收時(shí)，他會(huì)把相鄰的空間進(jìn)行合并，這樣可以分配給較大的對(duì)象。但是，當(dāng)堆空間較小時(shí)，運(yùn)行一段時(shí)間以后，就會(huì)出現(xiàn)“碎片”，如果并發(fā)收集器找不到足夠的空間，那么并發(fā)收集器將會(huì)停止，然后使用傳統(tǒng)的標(biāo)記、清除方式進(jìn)行回收。如果出現(xiàn)“碎片”，可能需要進(jìn)行如下配置：
1. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并發(fā)收集器時(shí)，開(kāi)啟對(duì)年老代的壓縮。
傳統(tǒng)分代垃圾回收方式，已經(jīng)在一定程度上把垃圾回收給應(yīng)用帶來(lái)的負(fù)擔(dān)降到了最小，把應(yīng)用的吞吐量推到了一個(gè)極限。但是他無(wú)法解決的一個(gè)問(wèn)題，就是Full GC所帶來(lái)的應(yīng)用暫停。在一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的應(yīng)用場(chǎng)景下，GC暫停所帶來(lái)的請(qǐng)求堆積和請(qǐng)求失敗是無(wú)法接受的。這類應(yīng)用可能要求請(qǐng)求的返回時(shí)間在幾百甚至幾十毫秒以內(nèi)，如果分代垃圾回收方式要達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，只能把最大堆的設(shè)置限制在一個(gè)相對(duì)較小范圍內(nèi)，但是這樣有限制了應(yīng)用本身的處理能力，同樣也是不可接收的。
分代垃圾回收方式確實(shí)也考慮了實(shí)時(shí)性要求而提供了并發(fā)回收器，支持最大暫停時(shí)間的設(shè)置，但是受限于分代垃圾回收的內(nèi)存劃分模型，其效果也不是很理想。
為了達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求（其實(shí)Java語(yǔ)言最初的設(shè)計(jì)也是在嵌入式系統(tǒng)上的），一種新垃圾回收方式呼之欲出，它既支持短的暫停時(shí)間，又支持大的內(nèi)存空間分配。可以很好的解決傳統(tǒng)分代方式帶來(lái)的問(wèn)題。
增量收集的方式在理論上可以解決傳統(tǒng)分代方式帶來(lái)的問(wèn)題。增量收集把對(duì)堆空間劃分成一系列內(nèi)存塊，使用時(shí)，先使用其中一部分（不會(huì)全部用完），垃圾收集時(shí)把之前用掉的部分中的存活對(duì)象再放到后面沒(méi)有用的空間中，這樣可以實(shí)現(xiàn)一直邊使用邊收集的效果，避免了傳統(tǒng)分代方式整個(gè)使用完了再暫停的回收的情況。
當(dāng)然，傳統(tǒng)分代收集方式也提供了并發(fā)收集，但是他有一個(gè)很致命的地方，就是把整個(gè)堆做為一個(gè)內(nèi)存塊，這樣一方面會(huì)造成碎片（無(wú)法壓縮），另一方面他的每次收集都是對(duì)整個(gè)堆的收集，無(wú)法進(jìn)行選擇，在暫停時(shí)間的控制上還是很弱。而增量方式，通過(guò)內(nèi)存空間的分塊，恰恰可以解決上面問(wèn)題。
這部分的內(nèi)容主要參考這里，這篇文章算是對(duì)G1算法論文的解讀。我也沒(méi)加什么東西了。
目標(biāo)
從設(shè)計(jì)目標(biāo)看G1完全是為了大型應(yīng)用而準(zhǔn)備的。
支持很大的堆
高吞吐量
--支持多CPU和垃圾回收線程
--在主線程暫停的情況下，使用并行收集
--在主線程運(yùn)行的情況下，使用并發(fā)收集
實(shí)時(shí)目標(biāo)：可配置在N毫秒內(nèi)最多只占用M毫秒的時(shí)間進(jìn)行垃圾回收
當(dāng)然G1要達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求，相對(duì)傳統(tǒng)的分代回收算法，在性能上會(huì)有一些損失。
算法詳解
G1可謂博采眾家之長(zhǎng)，力求到達(dá)一種完美。他吸取了增量收集優(yōu)點(diǎn)，把整個(gè)堆劃分為一個(gè)一個(gè)等大小的區(qū)域（region）。內(nèi)存的回收和劃分都以region為單位；同時(shí)，他也吸取了CMS的特點(diǎn)，把這個(gè)垃圾回收過(guò)程分為幾個(gè)階段，分散一個(gè)垃圾回收過(guò)程；而且，G1也認(rèn)同分代垃圾回收的思想，認(rèn)為不同對(duì)象的生命周期不同，可以采取不同收集方式，因此，它也支持分代的垃圾回收。為了達(dá)到對(duì)回收時(shí)間的可預(yù)計(jì)性，G1在掃描了region以后，對(duì)其中的活躍對(duì)象的大小進(jìn)行排序，首先會(huì)收集那些活躍對(duì)象小的region，以便快速回收空間（要復(fù)制的活躍對(duì)象少了），因?yàn)榛钴S對(duì)象小，里面可以認(rèn)為多數(shù)都是垃圾，所以這種方式被稱為Garbage First（G1）的垃圾回收算法，即：垃圾優(yōu)先的回收。
回收步驟：
初始標(biāo)記（Initial Marking）
G1對(duì)于每個(gè)region都保存了兩個(gè)標(biāo)識(shí)用的bitmap，一個(gè)為previous marking bitmap，一個(gè)為next marking bitmap，bitmap中包含了一個(gè)bit的地址信息來(lái)指向?qū)ο蟮钠鹗键c(diǎn)。
開(kāi)始Initial Marking之前，首先并發(fā)的清空next marking bitmap，然后停止所有應(yīng)用線程，并掃描標(biāo)識(shí)出每個(gè)region中root可直接訪問(wèn)到的對(duì)象，將region中top的值放入next top at mark start（TAMS）中，之后恢復(fù)所有應(yīng)用線程。
觸發(fā)這個(gè)步驟執(zhí)行的條件為：
G1定義了一個(gè)JVM Heap大小的百分比的閥值，稱為h，另外還有一個(gè)H，H的值為(1-h)*Heap Size，目前這個(gè)h的值是固定的，后續(xù)G1也許會(huì)將其改為動(dòng)態(tài)的，根據(jù)jvm的運(yùn)行情況來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)整，在分代方式下，G1還定義了一個(gè)u以及soft limit，soft limit的值為H-u*Heap Size，當(dāng)Heap中使用的內(nèi)存超過(guò)了soft limit值時(shí)，就會(huì)在一次clean up執(zhí)行完畢后在應(yīng)用允許的GC暫停時(shí)間范圍內(nèi)盡快的執(zhí)行此步驟；
在pure方式下，G1將marking與clean up組成一個(gè)環(huán)，以便clean up能充分的使用marking的信息，當(dāng)clean up開(kāi)始回收時(shí)，首先回收能夠帶來(lái)最多內(nèi)存空間的regions，當(dāng)經(jīng)過(guò)多次的clean up，回收到?jīng)]多少空間的regions時(shí)，G1重新初始化一個(gè)新的marking與clean up構(gòu)成的環(huán)。
并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）
按照之前Initial Marking掃描到的對(duì)象進(jìn)行遍歷，以識(shí)別這些對(duì)象的下層對(duì)象的活躍狀態(tài)，對(duì)于在此期間應(yīng)用線程并發(fā)修改的對(duì)象的以來(lái)關(guān)系則記錄到remembered set logs中，新創(chuàng)建的對(duì)象則放入比top值更高的地址區(qū)間中，這些新創(chuàng)建的對(duì)象默認(rèn)狀態(tài)即為活躍的，同時(shí)修改top值。
最終標(biāo)記暫停（Final Marking Pause）
當(dāng)應(yīng)用線程的remembered set logs未滿時(shí)，是不會(huì)放入filled RS buffers中的，在這樣的情況下，這些remebered set logs中記錄的card的修改就會(huì)被更新了，因此需要這一步，這一步要做的就是把應(yīng)用線程中存在的remembered set logs的內(nèi)容進(jìn)行處理，并相應(yīng)的修改remembered sets，這一步需要暫停應(yīng)用，并行的運(yùn)行。
存活對(duì)象計(jì)算及清除（Live Data Counting and Cleanup）
值得注意的是，在G1中，并不是說(shuō)Final Marking Pause執(zhí)行完了，就肯定執(zhí)行Cleanup這步的，由于這步需要暫停應(yīng)用，G1為了能夠達(dá)到準(zhǔn)實(shí)時(shí)的要求，需要根據(jù)用戶指定的最大的GC造成的暫停時(shí)間來(lái)合理的規(guī)劃什么時(shí)候執(zhí)行Cleanup，另外還有幾種情況也是會(huì)觸發(fā)這個(gè)步驟的執(zhí)行的：
G1采用的是復(fù)制方法來(lái)進(jìn)行收集，必須保證每次的”to space”的空間都是夠的，因此G1采取的策略是當(dāng)已經(jīng)使用的內(nèi)存空間達(dá)到了H時(shí)，就執(zhí)行Cleanup這個(gè)步驟；
對(duì)于full-young和partially-young的分代模式的G1而言，則還有情況會(huì)觸發(fā)Cleanup的執(zhí)行，full-young模式下，G1根據(jù)應(yīng)用可接受的暫停時(shí)間、回收young regions需要消耗的時(shí)間來(lái)估算出一個(gè)yound regions的數(shù)量值，當(dāng)JVM中分配對(duì)象的young regions的數(shù)量達(dá)到此值時(shí)，Cleanup就會(huì)執(zhí)行；partially-young模式下，則會(huì)盡量頻繁的在應(yīng)用可接受的暫停時(shí)間范圍內(nèi)執(zhí)行Cleanup，并最大限度的去執(zhí)行non-young regions的Cleanup。
Jconsole，jProfile，VisualVM
Jconsole : jdk自帶，功能簡(jiǎn)單，但是可以在系統(tǒng)有一定負(fù)荷的情況下使用。對(duì)垃圾回收算法有很詳細(xì)的跟蹤。詳細(xì)說(shuō)明參考這里
JProfiler：商業(yè)軟件，需要付費(fèi)。功能強(qiáng)大。詳細(xì)說(shuō)明參考這里
VisualVM：JDK自帶，功能強(qiáng)大，與JProfiler類似。推薦。
觀察內(nèi)存釋放情況、集合類檢查、對(duì)象樹(shù)
上面這些調(diào)優(yōu)工具都提供了強(qiáng)大的功能，但是總的來(lái)說(shuō)一般分為以下幾類功能
堆信息查看
可查看堆空間大小分配（年輕代、年老代、持久代分配）
提供即時(shí)的垃圾回收功能
垃圾監(jiān)控（長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控回收情況）
查看堆內(nèi)類、對(duì)象信息查看：數(shù)量、類型等
對(duì)象引用情況查看
有了堆信息查看方面的功能，我們一般可以順利解決以下問(wèn)題：
--年老代年輕代大小劃分是否合理
--內(nèi)存泄漏
--垃圾回收算法設(shè)置是否合理
線程信息監(jiān)控：系統(tǒng)線程數(shù)量。
線程狀態(tài)監(jiān)控：各個(gè)線程都處在什么樣的狀態(tài)下
Dump線程詳細(xì)信息：查看線程內(nèi)部運(yùn)行情況
死鎖檢查
熱點(diǎn)分析
CPU熱點(diǎn)：檢查系統(tǒng)哪些方法占用的大量CPU時(shí)間
內(nèi)存熱點(diǎn)：檢查哪些對(duì)象在系統(tǒng)中數(shù)量最大（一定時(shí)間內(nèi)存活對(duì)象和銷(xiāo)毀對(duì)象一起統(tǒng)計(jì)）
這兩個(gè)東西對(duì)于系統(tǒng)優(yōu)化很有幫助。我們可以根據(jù)找到的熱點(diǎn)，有針對(duì)性的進(jìn)行系統(tǒng)的瓶頸查找和進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，而不是漫無(wú)目的的進(jìn)行所有代碼的優(yōu)化。
快照
快照是系統(tǒng)運(yùn)行到某一時(shí)刻的一個(gè)定格。在我們進(jìn)行調(diào)優(yōu)的時(shí)候，不可能用眼睛去跟蹤所有系統(tǒng)變化，依賴快照功能，我們就可以進(jìn)行系統(tǒng)兩個(gè)不同運(yùn)行時(shí)刻，對(duì)象（或類、線程等）的不同，以便快速找到問(wèn)題
舉例說(shuō)，我要檢查系統(tǒng)進(jìn)行垃圾回收以后，是否還有該收回的對(duì)象被遺漏下來(lái)的了。那么，我可以在進(jìn)行垃圾回收前后，分別進(jìn)行一次堆情況的快照，然后對(duì)比兩次快照的對(duì)象情況。
內(nèi)存泄漏是比較常見(jiàn)的問(wèn)題，而且解決方法也比較通用，這里可以重點(diǎn)說(shuō)一下，而線程、熱點(diǎn)方面的問(wèn)題則是具體問(wèn)題具體分析了。
內(nèi)存泄漏一般可以理解為系統(tǒng)資源（各方面的資源，堆、棧、線程等）在錯(cuò)誤使用的情況下，導(dǎo)致使用完畢的資源無(wú)法回收（或沒(méi)有回收），從而導(dǎo)致新的資源分配請(qǐng)求無(wú)法完成，引起系統(tǒng)錯(cuò)誤。
內(nèi)存泄漏對(duì)系統(tǒng)危害比較大，因?yàn)樗梢灾苯訉?dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。
需要區(qū)別一下，內(nèi)存泄漏和系統(tǒng)超負(fù)荷兩者是有區(qū)別的，雖然可能導(dǎo)致的最終結(jié)果是一樣的。內(nèi)存泄漏是用完的資源沒(méi)有回收引起錯(cuò)誤，而系統(tǒng)超負(fù)荷則是系統(tǒng)確實(shí)沒(méi)有那么多資源可以分配了（其他的資源都在使用）。
年老代堆空間被占滿
異常： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
說(shuō)明：
這是最典型的內(nèi)存泄漏方式，簡(jiǎn)單說(shuō)就是所有堆空間都被無(wú)法回收的垃圾對(duì)象占滿，虛擬機(jī)無(wú)法再在分配新空間。
如上圖所示，這是非常典型的內(nèi)存泄漏的垃圾回收情況圖。所有峰值部分都是一次垃圾回收點(diǎn)，所有谷底部分表示是一次垃圾回收后剩余的內(nèi)存。連接所有谷底的點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)一條由底到高的線，這說(shuō)明，隨時(shí)間的推移，系統(tǒng)的堆空間被不斷占滿，最終會(huì)占滿整個(gè)堆空間。因此可以初步認(rèn)為系統(tǒng)內(nèi)部可能有內(nèi)存泄漏。（上面的圖僅供示例，在實(shí)際情況下收集數(shù)據(jù)的時(shí)間需要更長(zhǎng)，比如幾個(gè)小時(shí)或者幾天）
解決：
這種方式解決起來(lái)也比較容易，一般就是根據(jù)垃圾回收前后情況對(duì)比，同時(shí)根據(jù)對(duì)象引用情況（常見(jiàn)的集合對(duì)象引用）分析，基本都可以找到泄漏點(diǎn)。
持久代被占滿
異常：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
說(shuō)明：
Perm空間被占滿。無(wú)法為新的class分配存儲(chǔ)空間而引發(fā)的異常。這個(gè)異常以前是沒(méi)有的，但是在Java反射大量使用的今天這個(gè)異常比較常見(jiàn)了。主要原因就是大量動(dòng)態(tài)反射生成的類不斷被加載，最終導(dǎo)致Perm區(qū)被占滿。
更可怕的是，不同的classLoader即便使用了相同的類，但是都會(huì)對(duì)其進(jìn)行加載，相當(dāng)于同一個(gè)東西，如果有N個(gè)classLoader那么他將會(huì)被加載N次。因此，某些情況下，這個(gè)問(wèn)題基本視為無(wú)解。當(dāng)然，存在大量classLoader和大量反射類的情況其實(shí)也不多。
解決：
1. -XX:MaxPermSize=16m
2. 換用JDK。比如JRocket。
堆棧溢出
異常：java.lang.StackOverflowError
說(shuō)明：這個(gè)就不多說(shuō)了，一般就是遞歸沒(méi)返回，或者循環(huán)調(diào)用造成
線程堆棧滿
異常：Fatal: Stack size too small
說(shuō)明：java中一個(gè)線程的空間大小是有限制的。JDK5.0以后這個(gè)值是1M。與這個(gè)線程相關(guān)的數(shù)據(jù)將會(huì)保存在其中。但是當(dāng)線程空間滿了以后，將會(huì)出現(xiàn)上面異常。
解決：增加線程棧大小。-Xss2m。但這個(gè)配置無(wú)法解決根本問(wèn)題，還要看代碼部分是否有造成泄漏的部分。
系統(tǒng)內(nèi)存被占滿
異常：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
說(shuō)明：
這個(gè)異常是由于操作系統(tǒng)沒(méi)有足夠的資源來(lái)產(chǎn)生這個(gè)線程造成的。系統(tǒng)創(chuàng)建線程時(shí)，除了要在Java堆中分配內(nèi)存外，操作系統(tǒng)本身也需要分配資源來(lái)創(chuàng)建線程。因此，當(dāng)線程數(shù)量大到一定程度以后，堆中或許還有空間，但是操作系統(tǒng)分配不出資源來(lái)了，就出現(xiàn)這個(gè)異常了。
分配給Java虛擬機(jī)的內(nèi)存愈多，系統(tǒng)剩余的資源就越少，因此，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存固定時(shí)，分配給Java虛擬機(jī)的內(nèi)存越多，那么，系統(tǒng)總共能夠產(chǎn)生的線程也就越少，兩者成反比的關(guān)系。同時(shí)，可以通過(guò)修改-Xss來(lái)減少分配給單個(gè)線程的空間，也可以增加系統(tǒng)總共內(nèi)生產(chǎn)的線程數(shù)。
解決：
1. 重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)減少線程數(shù)量。
所謂“成也蕭何敗蕭何”。Java的垃圾回收確實(shí)帶來(lái)了很多好處，為開(kāi)發(fā)帶來(lái)了便利。但是在一些高性能、高并發(fā)的情況下，垃圾回收確成為了制約Java應(yīng)用的瓶頸。目前JDK的垃圾回收算法，始終無(wú)法解決垃圾回收時(shí)的暫停問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)暫停嚴(yán)重影響了程序的相應(yīng)時(shí)間，造成擁塞或堆積。這也是后續(xù)JDK增加G1算法的一個(gè)重要原因。
當(dāng)然，上面是從技術(shù)角度出發(fā)解決垃圾回收帶來(lái)的問(wèn)題，但是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面我們就需要問(wèn)一下了：
我們需要分配如此大的內(nèi)存空間給應(yīng)用嗎？
我們是否能夠通過(guò)有效使用內(nèi)存而不是通過(guò)擴(kuò)大內(nèi)存的方式來(lái)設(shè)計(jì)我們的系統(tǒng)呢？
內(nèi)存中需要放什么呢？個(gè)人認(rèn)為，內(nèi)存中需要放的是你的應(yīng)用需要在不久的將來(lái)再次用到到的東西。想想看，如果你在將來(lái)不用這些東西，何必放內(nèi)存呢？放文件、數(shù)據(jù)庫(kù)不是更好？這些東西一般包括：
1. 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。比如web應(yīng)用中的session、即時(shí)消息的session等。這些數(shù)據(jù)一般在一個(gè)用戶訪問(wèn)周期或者一個(gè)使用過(guò)程中都需要存在。
2. 緩存。緩存就比較多了，你所要快速訪問(wèn)的都可以放這里面。其實(shí)上面的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也可以理解為一種緩存。
3. 線程。
因此，我們是不是可以這么認(rèn)為，如果我們不把業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和緩存放在JVM中，或者把他們獨(dú)立出來(lái)，那么Java應(yīng)用使用時(shí)所需的內(nèi)存將會(huì)大大減少，同時(shí)垃圾回收時(shí)間也會(huì)相應(yīng)減少。
我認(rèn)為這是可能的。
數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)
把所有數(shù)據(jù)都放入數(shù)據(jù)庫(kù)或者文件系統(tǒng)，這是一種最為簡(jiǎn)單的方式。在這種方式下，Java應(yīng)用的內(nèi)存基本上等于處理一次峰值并發(fā)請(qǐng)求所需的內(nèi)存。數(shù)據(jù)的獲取都在每次請(qǐng)求時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)中獲取。也可以理解為，一次業(yè)務(wù)訪問(wèn)以后，所有對(duì)象都可以進(jìn)行回收了。
這是一種內(nèi)存使用最有效的方式，但是從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，這種方式很低效。
內(nèi)存-硬盤(pán)映射
上面的問(wèn)題是因?yàn)槲覀兪褂昧宋募到y(tǒng)帶來(lái)了低效。但是如果我們不是讀寫(xiě)硬盤(pán)，而是寫(xiě)內(nèi)存的話效率將會(huì)提高很多。
數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)都是實(shí)實(shí)在在進(jìn)行了持久化，但是當(dāng)我們并不需要這樣持久化的時(shí)候，我們可以做一些變通——把內(nèi)存當(dāng)硬盤(pán)使。
內(nèi)存-硬盤(pán)映射很好很強(qiáng)大，既用了緩存又對(duì)Java應(yīng)用的內(nèi)存使用又沒(méi)有影響。Java應(yīng)用還是Java應(yīng)用，他只知道讀寫(xiě)的還是文件，但是實(shí)際上是內(nèi)存。
這種方式兼得的Java應(yīng)用與緩存兩方面的好處。memcached的廣泛使用也正是這一類的代表。
同一機(jī)器部署多個(gè)JVM
這也是一種很好的方式，可以分為縱拆和橫拆?？v拆可以理解為把Java應(yīng)用劃分為不同模塊，各個(gè)模塊使用一個(gè)獨(dú)立的Java進(jìn)程。而橫拆則是同樣功能的應(yīng)用部署多個(gè)JVM。
通過(guò)部署多個(gè)JVM，可以把每個(gè)JVM的內(nèi)存控制一個(gè)垃圾回收可以忍受的范圍內(nèi)即可。但是這相當(dāng)于進(jìn)行了分布式的處理，其額外帶來(lái)的復(fù)雜性也是需要評(píng)估的。另外，也有支持分布式的這種JVM可以考慮，不要要錢(qián)哦：）
程序控制的對(duì)象生命周期
這種方式是理想當(dāng)中的方式，目前的虛擬機(jī)還沒(méi)有，純屬假設(shè)。即：考慮由編程方式配置哪些對(duì)象在垃圾收集過(guò)程中可以直接跳過(guò)，減少垃圾回收線程遍歷標(biāo)記的時(shí)間。
這種方式相當(dāng)于在編程的時(shí)候告訴虛擬機(jī)某些對(duì)象你可以在*時(shí)間后在進(jìn)行收集或者由代碼標(biāo)識(shí)可以收集了（類似C、C++），在這之前你即便去遍歷他也是沒(méi)有效果的，他肯定是還在被引用的。
這種方式如果JVM可以實(shí)現(xiàn)，個(gè)人認(rèn)為將是一個(gè)飛躍，Java即有了垃圾回收的優(yōu)勢(shì)，又有了C、C++對(duì)內(nèi)存的可控性。
線程分配
Java的阻塞式的線程模型基本上可以拋棄了，目前成熟的NIO框架也比較多了。阻塞式IO帶來(lái)的問(wèn)題是線程數(shù)量的線性增長(zhǎng)，而NIO則可以轉(zhuǎn)換成為常數(shù)線程。因此，對(duì)于服務(wù)端的應(yīng)用而言，NIO還是唯一選擇。不過(guò)，JDK7中為我們帶來(lái)的AIO是否能讓人眼前一亮呢？我們拭目以待。
其他的JDK
能整理出上面一些東西，也是因?yàn)檎驹诰奕说募缟?。下面是一些參考資料，供大家學(xué)習(xí)，大家有更好的，可以繼續(xù)完善：）
· Java 理論與實(shí)踐: 垃圾收集簡(jiǎn)史
· Java SE 6 HotSpot[tm] Virtual Machine Garbage Collection Tuning
· Hotspot memory management whitepaper
· Diagnosing a Garbage Collection problem
· Garbage-First Garbage Collection
· Frequently Asked Questions about Garbage Collection in the HotspotTM JavaTM Virtual Machine
· 《深入Java虛擬機(jī)》。雖然過(guò)去了很多年，但這本書(shū)依舊是經(jīng)典。
這里是本系列的最后一篇了，很高興大家能夠喜歡這系列的文章。期間也提了很多問(wèn)題，其中有些是我之前沒(méi)有想到的或者考慮欠妥的，感謝提出這些問(wèn)題的朋友，我也學(xué)到的不少東西。
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