垃圾回收算法
[本质上后续所有的垃圾回收算法，都是在前两种算法的基础上优化而来。]
垃圾回收算法的评价标准
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吞吐量、最大暂停时间、堆使用效率
Java垃圾回收过程会通过单独的GC线程来完成，但是不管使用哪一种GC算法，都会有部分阶段需要停止所有的用户线程。这个过程被称之为Stop The World简称STW，如果STW时间过长则会影响用户的使用。【无法处理用户请求】
所以判断GC算法是否优秀，可以从三个方面来考虑：
1.吞吐量
吞吐量指的是 CPU 用于执行用户代码的时间与 CPU 总执行时间的比值，即吞吐量 = 执行用户代码时间 /（执行用户代码时间 + GC时间）。吞吐量数值越高，垃圾回收的效率就越高。
2.最大暂停时间
最大暂停时间指的是所有在垃圾回收过程中的STW时间最大值。最大暂停时间越短，用户使用系统时受到的影响就越短。
3.堆使用效率
不同垃圾回收算法，对堆内存的使用方式是不同的。比如标记清除算法，可以使用完整的堆内存。而复制算法会将堆内存一分为二，每次只能使用一半内存。从堆使用效率上来说，标记清除算法要优于复制算法。
上述三种评价标准：堆使用效率、吞吐量，以及最大暂停时间不可兼得。
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堆内存越大，最大暂停时间就越长。
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想要减少最大暂停时间【将长的拆分成多个小的，准备工作会重复执行】，就会降低吞吐量。
没有一个垃圾回收算法能兼顾上述三点评价标准，所以不同的垃圾回收算法它的侧重点是不同的，适用于不同的应用场景。
标记清除算法（Mark-and-Sweep）
标记清除算法的核心思想分为两个阶段：
1.标记阶段，将所有存活的对象进行标记。Java中使用可达性分析算法，从GC Root开始通过引用链遍历出所有存活对象。
2.清除阶段，从内存中删除没有被标记也就是非存活对象。
优点：实现简单，只需要在第一阶段给每个对象维护标志位，第二阶段删除对象即可。
缺点：
1.碎片化问题
由于内存是连续的，所以在对象被删除之后，内存中会出现很多细小的可用内存单元。如果我们需要的是一个比较大的空间，很有可能这些内存单元的大小过小无法进行分配。【外部碎片】
2.分配速度慢。O(n)
由于内存碎片的存在，需要维护一个空闲链表，极有可能发生每次需要遍历到链表的最后才能获得合适的内存空间。 如果链表很长，遍历也会花费较长的时间。
复制算法
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复制性能效率低，不适合老年代【说内存不想一分为二】
复制算法的核心思想是：【新Form放存活对象，旧Form垃圾回收，To是中介，后面换名】
1.准备两块空间From空间和To空间，每次在对象分配阶段，只能使用其中一块空间（From空间）。
（对象A首先分配在From空间。）
2.在垃圾回收GC阶段，将From中存活对象复制到To空间。
（在垃圾回收阶段，如果对象A存活，就将其复制到To空间。然后将From空间直接清空。)
3.将两块空间的From和To名字互换。
（接下来将两块空间的名称互换，下次依然在From空间上创建对象。)
优点：
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吞吐量高，复制算法只需要遍历一次存活对象复制到To空间即可。
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比标记-整理算法少了一次遍历的过程，因而性能较好
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但是不如标记-清除算法，因为标记清除算法不需要进行对象的移动
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不会发生碎片化，复制算法在复制之后就会将对象按顺序放入To空间中，所以对象以外的区域都是可用空间，不存在碎片化内存空间。
缺点：
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内存使用效率低，每次只能让一半的内存空间来为创建对象使用。
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不适合老年代：如果存活对象数量比较大，复制性能会变得很差【老年代存活的多，把那么多复制很费事，所以适合新生代】
标记整理算法
【比复制算法多一次遍历】
标记整理算法也叫标记压缩算法，是对标记清理算法中容易产生内存碎片问题的一种解决方案。+ 提高内存使用率
核心思想分为两个阶段：
1.标记阶段，将所有存活的对象进行标记。Java中使用可达性分析算法，从GC Root开始通过引用链遍历出所有存活对象。
2.整理阶段，将存活对象移动到堆的一端。清理掉存活对象的内存空间。
优点：
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内存使用效率高，整个堆内存都可以使用，不会像复制算法只能使用半个堆内存
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不会发生碎片化，在整理阶段可以将对象往内存的一侧进行移动，剩下的空间都是可以分配对象的有效空间
缺点：
整理阶段的效率不高，整理算法有很多种，比如Lisp2整理算法需要对整个堆中的对象搜索3次，整体性能不佳。可以通过Two-Finger、表格算法、ImmixGC等高效的整理算法优化此阶段的性能。
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由于多了整理这一步，因此效率也不高，适合老年代这种垃圾回收频率不是很高的场景。
分代GC垃圾回收算法
【目前都在使用的算法】
现代优秀的垃圾回收算法，会将上述描述的垃圾回收算法组合进行使用，其中应用最广的就是分代垃圾回收算法(Generational GC)。
分代垃圾回收将整个内存区域划分为年轻代和老年代：【这种设计的本质原因：灵活调整、适应不同场景】
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伊甸园：上帝创造亚当和夏娃的地方，代表对象刚创建会放到到这里边
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幸存区：实现复制算法的
我们通过arthas来验证下内存划分的情况：
在JDK8中，添加-XX:+UseSerialGC参数使用分代回收的垃圾回收器，运行程序。
在arthas中使用memory命令查看内存，显示出三个区域的内存情况。
还可以选择的虚拟机参数如下。注意加上-XX:+UseSerialGC【因为每种垃圾回收算法都有独特的设计】
垃圾回收过程
【From存什么？】
1、分代回收时，创建出来的对象，首先会被放入Eden伊甸园区。
2、随着对象在Eden区越来越多，如果Eden区满，新创建的对象已经无法放入，就会触发年轻代的GC，称为Minor GC或者Young GC。
Minor GC会把eden中和From需要回收的对象回收，把没有回收的对象放入To区。
3、接下来，S0会变成To区，S1变成From区。当eden区满时再往里放入对象，依然会发生Minor GC。【复制算法】
此时会回收eden区和S1(from)中的对象，并把eden和from区中剩余的对象放入S0。【此时s0放不下的话应该会直接放到老年代区，不管年龄】
注意：每次Minor GC中都会为对象记录他的年龄，初始值为0，每次GC完加1。
4、如果Minor GC后对象的年龄达到阈值（最大15，默认值和垃圾回收器有关），对象就会被晋升至老年代。【代表存活时间长】
当老年代中空间不足，无法放入新的对象时，先尝试minor gc如果还是不足【是看平均晋升大小有没有超出老年代剩余空间 】，就会触发Full GC，Full GC会对整个堆进行垃圾回收。
如果Full GC依然无法回收掉老年代的对象，那么当对象继续放入老年代时，就会抛出Out Of Memory异常。
空间分配担保