垃圾收集器（GC,Garbage Collector）是和具体JVM实现紧密相关的，不同厂商（IBM、Oracle），不同版本的JVM，提供的选择也不同。

1、Serial GC，它是最古老的垃圾收集器，“Serial”体现再其手机工作是单线程的，并且再进行垃圾收集过程中，会进入“Stop-The-World”状态。当然，其单线程设计也意味着精简的GC实现，无需维护复杂的数据结构，初始化也简单，所以一直是Client模式下JVM的默认选项。从年代的角度，通常将其老年代实现单独称为Serial Old，它采用了标记-整理（Mark-Compact）算法，区别于新生代的复制算法。Serial GC的对应JVM参数是：-XX:+UseSerialGC.

ParNew GC,是个新生代GC实现，它实际上是Serial GC的多线程版本，最常见的应用场景是配合老年代的CMS GC工作，对应参数是：-XX:+UseConcMarkSweepGC  -XX:+UseParNewGC

CMS(Concurrent Mark Sweep)GC,基于标记-清除（Mark-Sweep）算法，设计目标是尽量减少停顿时间，这一点对于Web等反应时间敏感的应用是非常重要，一直到今天，仍然又很多系统使用CMS GC.但是，CMS采用的标记-清除算法，存在着内存碎片化问题，所以难以避免再长时间运行等情况下发生full GC，导致恶劣的停顿。林外，既然强调了并发（Concurrent），CMS会占用更多CPU资源，并和用户线程争抢。

Parrallel GC,再早期JDK8等版本中，它是server模式JVM的默认GC选择，也被称作是吞吐量优先的GC.它的算法和Serial GC比较相似，尽管实现要复杂的多，其特点是新生代和老年代GC都是并行进行的，在常见的服务器环境中更加高效，开启选项是：-XX:+UseParallelGC.

G1 GC这是一种兼顾吞吐量和停顿时间的GC实现，是Oracle JDK9以后的默认GC选项。

G1可以直观的设定停顿时间的目标，相比于CMS GC，G1未必能做到CMS在最好情况下的延时停顿，但是最差情况要好很多。

G1 GC仍然存在着年代的概念，但是其内存结构并不是简单的条带式划分，而是类似棋盘的一个个region。Region之间是是复制算法，但是整体上可看作是标记-整理（Mark-Compact）算法，可以有效地避免内存碎片，尤其是当java堆非常大的时候，G1的优势更加明显。G1吞吐量和停顿表现都非常不错，并且仍然在不断地完善，与此同时CMS在JDK9中被标记为废弃，所以G1 GC值得深入掌握。

---

垃圾收集的原理和基础概念

基础概念：

自动垃圾收集的前提是清楚哪些内存可以被释放，主要是两个方面，最主要部分就是对象实例，都是存储在堆上的；还有就是方法区中的元数据等信息，例如类型不再使用，卸载该java类似乎是很合理的。

对于对象实例收集，主要是两种基本算法：引用计数、可达性分析

1、引用计数：顾名思义，就是为对象添加一个引用计数，用于记录对象被引用的情况，如果计数为0，即表示对象可回收，这是很多语言的资源回收选择，例如因人工只能而更加火热的Python，它更是同时支持引用计数和垃圾收集机制。具体那种最优是要看场景的，业界又大规模实践中仅保留引用计数机制，以提高吞吐量的尝试。java并没有选择引用计数，是因为其存在一个基本的难题，也就是很难处理循环引用关系。

2、java选择的是可达性分析，java的各种引用关系，在某种程度上，将可达性问题还进一步复杂化。简单来说就是将对象及其引用关系看作一个图，选定活动的对象作为GC Roots，然后跟踪引用链条，如果一个对象和GC Roots之间不可达，也就是不存在引用链条，那么即可认为是可回收对象。JVM会把虚拟机栈和本地方法栈中正在引用的对象、静态属性引用的对象和常量，作为GC Roots。方法区无用元数据的回收比较复杂，一般来说初始化类加载器加载的类型是不会进行类卸载的；而普通的类型的卸载，往往是要求相应自定义类加载器本身被回收，所以大量使用动态类型的场合，需要防止元数据区（或者早期的永久代）不会OOM.

---

常见的垃圾收集算法：

复制算法：

    将活着的对象复制到to区域，拷贝过程中将对象顺序放置，就可以避免内存碎片化。这么做的代价是：既然要进行复制，既要提前预留内存空间，有一定的浪费；另外，对于G1这种分拆成为大量regioin的GC，复制而不是移动，意味着GC需要维护region之间对象引用关系，这个开销也不小，不管是内存占用或者时间开销。

标记-清除算法：

    首先进行标记工作，标识出所有要回收的对象，然后进行清除。这么做除了标记、清除过程效率有限，另外就是不可避免的出现碎片化问题，这就导致其不适合特别大的堆；否则，一旦出现Full GC，暂停时间可能根本无法接受。

标记-整理

    类似于标记-清除，但为避免内存碎片化，它会在清理过程中将对象移动，以确保移动后的对象占用连续的内存空间。

---

垃圾收集过程的理解

1、java应用不断创建对象，通常都是分配在Eden区域，当其空间占用达到一定阈值时，出发minor GC。仍然被引用的对象（绿色方块）存活下来，被复制到JVM选择的Survivor区域，而没有被引用的对象（黄色方块）则被回收。注意，我给存活对象标记了“数字1”，则是为了表明对象的存活时间。

2、经过一次Minor GC，Eden就会空闲下来，知道再次达到Minor GC触发条件，这时候，另外一个Survivor区域则会成为to区域，Eden区域的存活对象和From区域对象，都会被复制都to区域，并且存活的年龄计数会被加1.

3、类似第二部的过程会发生很多次，直到有对象年龄计数达到阈值，这时候就会发生所谓的晋升过程，如下图所示，超过阈值的对象会被晋升到老年代，这个阈值时可以通过参数指定：-XX:MaxTenuringThreshold=<N>

后面就是老年代GC,具体取决于选择的GC选项，对应不同的算法。下面是一个简单标记-整理算法过程示意图，老年代中的无用对象被清除后，GC会将对象进行整理，以防止内存碎片化。

通常会把老年代GC叫做Major GC，将对整个堆进行的清理叫作Full GC，但是这个也没有那么绝对，因为不同的老年代GC算法其实表现差异很大，例如CMS,“concurrent”就体现在清理工作是与工作线程一起并发运行的。